Устройство измерения геометрических параметров поверхностей

. П,Н.Лебедева , В.Н.Морозов НИЯ ГЕОМЕТ ПОВЕРХНО к контрольно- может быть исоле качества бора-и машиноия является по- ения за счет и измерения в Г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Физический институт им(56) Авторское свидетельство СССРМ 1690459, кл. 6 01 В 11/00, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕ РИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТЕЙ(57) Изобретение относится измерительной технике и пол ьзовано при контр поверхностей изделий в при строении, Целью изобретен вышение области примен осуществления возможност труднодоступных местах и вредных условиях за счет использования в качестве приемо- передающей оптической системы отражающей дифракционной решетки и оптического волокна с микролинзой на торце, а в качестве источников излучения - двух .лазеров, работающих на разных длинах волн. Излучение лазеров 1 и 2, отраженное дифракционной решеткой 8, через оптическое волокно 3 подается.на исследуемую повеохность 5, отражается от нее и через оптическое волокно 3 и дифракционную решетку 9 попадает на селективные фотоприемники: 6-рабочий и 7-Опорный. Если производнь;е сигналов с них имеют одинако вую полярность, то регистратор 13 фиксирует аналоговый сигнал с рабочего фотоприемника 6, соответствующий микро профилю поверхности. 5 ил,Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при контроле качества поверхностей изделий с труднодоступными участками и.во вредных условиях и применено преимущественно в приборо-и машиностроении,Целью изобретения является расширение области применения за счет осуществления возможности измерения в труднодоступных местах и вредных условиях,Цель достигается за счет использования в качестве приемо-передающей оптической системы отражающей дифракционной решетки и оптического волокна с микролинзой на конце, а в качестве источников излучения - двух лазеров. работающих на разных длинах волн.Оптические и электрические схемы устройства представлены на фиг,1-6.На фиг.1 - блок-схема устройства; на фиг.2 - форма световых пучков рабочего и опорного потоков; на фиг,З - зависимости электрических сигналов рабочего и опорного фотоприемников в зависимости от удаления исследуемой поверхности; на фиг,4 - формы сигналов усилителей-преобразователей на участке ЛХ 2; на фиг.5 - .формы сигналов усилителей-поеобразователей на участке ЛХ",.Устройство состоит (см, фиг.1) из источников 1 и 2 когерентного излучения, работающих на рабочей й и большей опорной длине волны соответственно, оптически связанных с входным торцом отрезка оптического волокна 3 с микролинзой 4 на выходном торце. За фокусом микролинзь 4 расположена исследуемая поверхносгь 5, имеющая возможность равномерно перемещаться по нормали к оптической оси микролинэы 4, По ходу лучей, отраженных от исследуемой поверхности 5 и дифрагированных после отражения на дифракционной решетке 9, выходной торец волокна оптически связан с селективными приемниками: рабочим б и опорным 7, имеющими максимумы чувствительности на длинах волн Я, и Ь соответственно, Оптическую связь лазеров и фотоприемников осуществляет отрэкательная дифракционная решетка 8, Блок 9 обработки сигнала содержит два дифференцирующих усилителя-г реобразоеателя 10 и 11, соединенных входами с фотоприемниками 6,7., а выходами с вычитающим узлом 12, Выход вычитающего узла 12 и второй выход рабочего фотоприемника 6 соединены с входами регистратора 13,Устройство работает следующим образом.Излучение лазеров 1 и 2 с длинами волн4 и А 1, соответственно после отражения от 5 дифракционной решетки 9 вводится в оптическое волокно 3. В силу дисперсии за микролинзой 4 формируются две перетяжки световых лучей на расстояниях Хо и Х 1 от микролинзы, для лучей с длинами волн А, и 10 11, соответственно, фиг.2. Исследуемая поверхность, расположенная за перетяжкой А 1, т.е, на расстоянии большем Х 1 от микро- линзы отражает излучение и оно частично возвращается в волокно. На входе волокна отраженное излучение разделяется по длинам волн и напоавляется на чувствительные площади селективных фотоприемников б и /. Сигналы с фотоприемников поступают на входы дифференцирующих усилителей- формирователей 10 и 11. Усилители преобразователи 10, 11 вырабатывают на своих выхода:; сигналы одинаковой постоянной амплитуды, причем их полярности определяются наками производных по времени сигналов с фотоприемников 6, 7. В том случае, если производимые си налы с фотоприемников б, 7 имеют разную полярность, то на выходе вычитающего узла 12 сигнал отличен от нуля и он служит блокирующим сигналов стоп сигналом) для регистратора 13, Если производные сигналов имеют одинаковую полярность, то регистратор 13 фиксирует аналоговый сигнал с рабочего фотоприемника 6, вегичина которого соответствует микропрофилю поверхности, Опорный длинноволновый канал с лазером 2 см. фиг.1) и фотоприемником 7 вводится для повышения точности измерений и устранения неоднородности измерений. При удалении с поверхности от микролинзы 4 фотоприемник 6 регистрирует зависимость Яо(х), а фотоприемник 7-51(х)(см. фиг,3), Разные положения перетяжек Хо и Х 1 обусловлены дисперсией микролинзы, На этом графике можно выделить 3 участка ЬХо йХ 1 и ЛХ 2, На учасках Хо и Х 1, производные 1 Яо/бх и оЯ 1/бх имеют одинаковые знаки, на участке ЛХ 1 знаки производных разные. Если исходное положение поверхности дальше Х; и поверхность имеет плавный профиль, то разность знаков В производных может служить сигналом о выходе поверхности в диапазоне ЛХ 1. Кроме того, подбором длины волны Ъ, максимум кривой Я 1(х), т.е, точка Х 1 может быть выбрана нг границе линейного участка, что приведен к повышению точности измерений,Если все участки поверхности находятся в области ЛХ 2 то зпюры сигналовЯс, 51 - с фотоприемников и О, О 1 - сигналов с усилителей-преобразователей имеют вид, показанный на фиг.4. Здесь важно, что зависимости сигналов Яо и 31 имеют примерно одинаковую форму и одинаковый знак производной между максимумами, которые лежат в одних и тех же точках. Усилители-преобразователи вырабатывают одинаковый сигнал, На выходе вычитающего устройства сигнал равен нулю. Регистратор 13 фиксирует микропрофиль поверхности, пропорциональный сигналу Яо(т)Если исследуемый участок поверхности попадает в диапазон ЬХ (см. фиг.3), то полярности сигналов О и О 1 противоположны см. фиг.5), на выходе вычитающего узла формируется блокирующий сигнал Ч(т), котарый прерывает работу регистратора и одновременно останавливает перемещение исследуемой поверхности относительно оптического волокна 3.Формула изобретения Устройство измерения геометрических параметров поверхностей, содержащее оптические связанные два лазера, приемно- передающую оптическую систему, рабочий и опорный фотоприемники, установленные в световом пучке, отражен ном от исследуемой поверхности, и электронный блок обработки сигнала, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения измерений в труднодоступных местах 10 и вредных условиях, оптическая приемопередающая система выполнена в виде отражательной дифракционной решетки и оптического волокна с микролинзой на торце, обращаемом к исследуемой повер хности, лазеры выполнены с разной длиной волн, а электронный блок обработки сигналов выполнен в виде дифференцирующих усилителей-преобразователей, вычитающего узла и регистратора, входы 20 усилителей-преобразователей соединеныс рабочим и опорным фотоприемников, а выходы - с входами вычитающего узла, выход вычитающего узла и второй выход рабочего фотоприемника соединены с вхо дами регистратора,Яр Я1768973 Составитель Е, Глазковаедактор О, Федотов Техред М.Моргентал Корректор Н, Кешел Заказ 3638 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,ина, 101