Измерительное устройство

(51)5 8 01 В 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Объединенный институт ядерных исследований(56) Авторское свидетельство СССР М 932224, кл. 6 01 В 11/26, 1982.Авторское свидетельство. СССР М 954815, кл. 6 01 В 11/26, 1982.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено ;для прецизионного контроля калибров и конических эталонов, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения также и углов конусности. Коллимированный пучок света из источника 1 света проходит через первый светоделитель 2, второй светоделитель 3 и попадает на систему из двух конических зеркал 4, а затем - на конусное зеркало 5. После отражения от последнего лучи света освещают Измерительное устройство относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для прецизионного контроля калибров и конических мерительных эталонов и может быть использовано в метрологических лабораториях и на машиностроительных заводах,Известно устройство для измерения угла конуса внутренних конических деталей, которое содержит систему освещения конусной поверхности, плоское зеркало и автоколлимационный теодолит. Коллимированный пучок света, сформированный в системе освещения конусной поверхности, падает на эталон 6 со всех сторон перпендикулярно образующей конусной поверхности эталона, Отразившись перпендикулярно от эталона, лучи света пойдут по тем же траекториям, что и в прямом направлении, дойдут до первого светоделителя 2 и, отразившись от него, попадут в регистратор 9. На экране регистратора возникает первое точечное изображение. Одновременно в, регистратор попадут также те лучи света, которые не дошли до эталона, отразившись обратно от второго светоделителя 3 в сторону первого светоделителя 2, и от первого светоделителя 2 - в сторону регистратора 9. Так возникнет вторая точка на регистраторе. Если в измерительном устройстве установлен эталон 6 с углом конусности, указанные две точки совпадут. Если вместо эталона 6 в систему крепления эталона 7 установить обмеряемую деталь, то они разойдутся, при помощи системы 8 добиваются минимума освещенности в области этих лучей. Затем измеряют радиус кольца и угол конусности. конусную поверхность под таким углом, что отраженные лучи света идут параллельно оси симметрии обмеряемой конусной поверхности. Далее лучи света падают на плоское зеркало, от которого отражаются и затем возвращаются обратно в автоколлимационный теодолит. Наблюдатель видит два точечных изображения. Первое иэ них сформировано прямым пучком света. Расстояние между указанными двумя точечными изображениями измеряют два раза: в положении, когда освещена верхняя образующая конусной поверхности, а также в положении, когда освещена нижняя образу 173053410 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ющая конусной поверхности. Полученные результаты усредняют. Указанную процедуру выполняют сначала для эталона, а затем для контролируемой детали. По совокупности всех этих измерений выносят заключение о том, является ли контролируемая деталь годной или браком.Недостаток этого устройства состоит в том, что обмер детали или эталона производят в двух различных положениях обьекта измерения. Это требует поворота контролируемой детали или эталона на угол 180 вокруг оси симметрии конусной поверхности. Такая операция, которая сама нуждается в контроле, является дополнительным источником погрешностей, а также приводит к очень низкой производительности устройства.Известно измерительное устройство,которое содержит источник света и оптически связанные светоделитель, установленный под углом 45 к оптической оси, регистратор, установленный в одном из потоков света от светоделителя, и систему из двух конических зеркал, одно из конических зеркал системы выполнено в виде конуса с внешней отражающей поверхностью, а другое - в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающей поверхностью,при этом конические зеркала установлены одно внутри другого в ходе второго потока света от светоделителя. В устройстве формируется кольцевой коллимированный пучок света. Поэтому изображение источника света в регистраторе видно в виде окружности, При этом радиус указанной окружности однозначно связан с радиусом кривизны контролируемой оптической поверхности, а величина эксцентриситета характеризует степень децентрировки указанной поверхности,Однако с помощью данного устройства можно измерить только сферические поверхности и нельзя обмерять конические поверхности.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения углов конусности,Поставленная цель достигается тем, что в измерительное устройство, содержащее источник света и оптически связанные светоделитель, установленный под углом 45 к оптической оси, регистратор, установленный в. одном из потоков света от светоделителя, и систему из двух конических зеркал, одно из конических зеркал системы выполнено в виде конуса с внешней отражающей поверхностью, а другое - в виде полого усеценного конуса с внутренней отражающей поверхностью, конические зеркала установлены одно внутри другого в ходе второго потока света от светоделителя, а также систему крепления детали, введены второй светоделитель, ориентированный перпендикулярно оптической оси устройства и установленный между первым светоделителем и системой из двух конических зеркал с возможностью перемещения вдоль оптической оси, и конусное зеркало, выполненное вогнутым в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающей поверхностью, предназначенное для размещения внутри него детали и расположенное в ходе потока излучения, отраженного от системы из двух конических зеркал.Сущность измерительного устройства состоит в том, что измерение угла конусности производят в условиях, когда обмеряемая деталь не подвергается ни перемещениям, ни вращениям, и когда нет необходимости пользоваться какими-либо вспомогательными калибрами. В данном измерительном устройстве обмеряемая деталь освещается одновременно со всех сторон и это приводит к дополнительному повышению точности измерений,Коллимированный пучок света из источника 1 света проходит через первый 2 и второй 3 светоделители, попадает на систему из двух конических зеркал 4, а затем на конусное зеркало 5. После отражения от конусного зеркала 5 лучи света освещают эталон 6 со всех сторон и при этом перпендикулярно образующей конусной поверхности эталона 6, Отразившись перпендикулярно от эталона 6, лучи света пойдут по тем же траекториям, что и в прямом направлении, дойдут до первого светоделителя 2 и, отразившись от него, попадут в регистратор 9. На экране регистратора 9 возникнет первое точечное изображение. Одновременно в регистратор 9 попадут также те лучи света, которые не дошли до эталона, отразились обратно от второго светоделителя 3 в сторону первого светоделителя 2 и отразились от первого светоделителя 2 в сторону регистратора 9. Так возникает вторая точка на регистраторе 9. Если в измерительном устройстве установлен эталон 6 с углом конусности а, а угол конусности 0 конусного зеркала 5 выбран равным В = - (90 + а),то указанные две12точки совпадут., Если вместо эталона 6 в систему. крепления эталона 7. установить обмеряемую деталь, то могут возникнуть два случая. В первом случае, когда разность между углами конусности эталона и обмеряемой детали ЛОдостаточно велика, в регистраторе 9 возникает кольцо. Радиус кольца В задает величину разности ЛО= В/., где- длина пути лучей света.Возможен и второй случай, когда разность ЛО настолько мала, что соответствующий ей радиус кольца В меньше диаметра 0 дифракционной точки в регистраторе 9. 8 этом случае используют возможность перемещения второго светоделителя 3 при помощи системы 8 перемещения второго светоделителя 2. Ход лучей при этом не изменится. Изменится длина оптического пути у тех лучей света, которые испытали отражение от первой плоскости второго светоделителя 3 и возвращаются в регистратор 9, а это, приведет к тому, что изменится разность хода между лучами света, которые вернулись от обмеряемой детали, и лучами света, которые испытали отражение от второго светоделителя 3, При помощи системы 8 добиваются минимума интенсивности света в области положения указанных двух лучей света.. Измерительное устройство работает следующим образом.Включают источник 1 света и регистратор 9. Устанавливают эталон 6 и производят юстировку системы. Затем при помощи системы 8 получают деструктивную интерференцию света с получением практически темного поля в месте совпадения двух точечных изображений. Затем в систему крепления детали 7 устанавливают обмеряемую деталь. Измеряют радиус кольца Й и по этой величине находят разность Л 0 между углами конусности эталона и обмеряемой детали.Изобретение иллюстрируется следующим примером для контроля конических калибров длиной 28 мм, средним диаметром 18,5 мм и углом конусности а = 2,8. Диаметр коллимированного пучка света 40 мм, Характеристики системы 4 из двух конических зеркал: диаметр конусного зеркала 5 40 мм, диаметр полого конического зеркала138 мм, диаметр выреза 60 мм, Характеристики конусного зеркала 5: диаметр 138 мм, диаметр выреза 60 мм, угол конусности О =46,4 О.10Формула изобретенияИзмерительное устройство содержащее источник света и оптически связанныесветоделитель, установленный под углом15 45 к оптической оси, регистратор, установленный в одном иэ потоков света от светоделителя, и систему иэ двух коническихзеркал, одно из зеркал системы выполненов виде конуса с внешней отражающей по 20 верхностью, а другое - в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающейповерхностью, конические зеркала установлены одно внутри другого.в ходе второгопотока света от светоделителя, и систему25 крепления детали, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональнык возможностей путем измерения такжеи углов конусности, оно снабжено вторымсветоделителем, ориентированным перпен 30 дикулярно к оптической оси и установленным между первым светоделителем исистемой из двух конических зеркал с возможностью перемещения вдоль оптическойоси, и конусным зеркалом, выполненным35 вогнутым в виде полого усеченного конуса свнутренней отражающей поверхностью,предназначенным для размещения внутринего детали и расположенным в ходе потокаизлучения, отраженного от системы из двух40 конических зеркал,1730534 Редактор Е. Коп оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг л, Гагарина, 101 каз 1508 ВНИИПИ Гос Составитель Л. СорокоТехред М,Моргентап Корректор И, Ванюшкина Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5