Устройство для измерения линейных размеров

(51)5 6 01 В 11/10 БР ИСАНИЕ Ия 8 доваборо-..В, Ка- . ЗМЕРЕНИЯ ЛИя к измеритель электрооптиче Недостатком извляется ограничение тза дискретностиотдельными элементавительного фотоприточность ограничива стного устройчности измереасстояниями позиционнмника, Кромтся разброса тва явния измежду -чувсте того,паратехничес стве про м решетипа, явГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ(57) Изобретение относиной технике, в частности Изобретение относится к измерительной технике. в частности к электрооптическим измерителям геометрических размеров.Известно фазоимпульсное устройство для измерения размеров изделий, содержа-. щее последовательно .расположенные объектив, блок сканирования, выполненный в виде установленной с возможностью вращения системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностями, расположенными под углом относительно друг друга фотоприемник и электронный блок обработки информации. Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения.Наиболее близкимки нием, выбранным в каче то Б О 174444 ским измерителям геометрических размеров. Целью изобретения является повышение точности измерения линейных размеров, Световой пучок от лазера 1 делится оптическим блоком 2 на два пучка, которые преобразуются в световые пятна на контролируемой поверхности 14. Изображение нп рихов проецируются на поверхность позиционно-чувствительного фотоприемника 8 в виде световых штрихов, Затем осуществляют сдвиг световых пятен вдоль позиционно- чувствительного фотоприемника до тех пор, пока не засветится очередной элемент фотоприемника. Электронный блок определяет измеряемую величину расфокусировки и поправку по расстоянию между штрихами на фотоприегинике и показаниям датчика положения сканирующего элемента 10. 4 ил. ляется устройство конт зы Френеля, содержащ двоения светового обтюрации с датчиком е низм сканирования све положения, обьектив роля. положения линее лазер, блок раз - пучка, механизм го положения, мехатовых лучей, датчик фотоаппарата, повоенное в виде обьекоскости которого но-чувствительный ый с электронным 4 рмдции,ротное зеркало, выполн тива, в фокальной пл расположен позицион фотоприемник, связанн блоком обработки инфометров позиционно-чувствительного фотоприемника, а именно.неравномерностью чувствительности от - дельных элементов фотоприемника;значительным технологическим допуском на позиционирование отдельных элементов фотоприемника.Целью изобретения является повышение точности измерения линейных размеров,Указанная цель достигается тем, что устройства, содержащее последовательно установленные лазер, блок разделения светового пучка на два, механизм обтюрации, обьектив, светоделитель, приемную оптицескую систему, выполненную в виде второго объектива и позиционно-чувствительного фотоприемника, установленного в фокальной плоскости второго объектива, и блок обработки информации, электрически связанный с фотоприемником, снабжено сканирующим элементом, установленным между вторым объективом и фотоприемникам, и датчиком положения сканирующего элемента, связанного со сканирующим элементом и блоком обработки информации,На фиг. 1 представлена блок-схема уст. ройства; на фиг. 2 - схема хода лучей для трех положений контролируемой поверхности; на фиг, 3 - сканирующий элемент, на фиг, 4 - схема хода лучей черезплоско-параллельную пластину,Устройство для контроля линейных размеров (фиг. 1) содержит лазер 1, оптический блок 2 раздвоения светового пучка, механизм 3 абтарации с датчиком 4 ега положения, объектив 5, светоделительный элемент б, второй объектив 7, в факальнай плоскости которого расположен позиционно-чувствительный фотоприемник 8, связанный с электронным блоком 9 обработки информации, сканируащий элемент 10, датчик 11 полокения сканирующего элемента, механизм 12 транспортировки контролируемой поверхности, датчик 13 положения контролируемой поверхности.Устройство работает следуащим образам.Световой пучок ат лазера 1 делится оптическим блоком 2 на два параллельных пучка, которые проходят через механизм 3 обт 1 орации 3 и обьектив 5, попадают на контролируемую поверхность 14, на которой формируются два световых пятна, Вследствие диффузного отражения от матовой контролируемой поверхности образуются пучки лучей, направленные обратно к объективу 5, которые проходят его в обратном направлении, отражаются ат светаделительного элемента 6 и пападаат в объектив 7, который формирует в фокальной плоскости на позиционно-цувствительном фотоприемнике 8 изображение световых пятен ввиде штрихов (объектив 7 садеркит цилин 5 дрическую линзу 15),Принцип работы устройства измерениялинейных размеров заключается в следующем.В электронный блок с пульта ЭВМ вво 10 дится эталонное значение заданного линейнага размера, который крепится в ЭВМ напротяжении всего измерения.Непосредственно процесс измеренияосуществляется следующим образом:15 контролируемая поверхность смещается на заданный шаг;на ПЗС-линейке в результате диффузно-.го отражения от контролируемой поверхности и коммутации абтюратором луча лазера20 формируотся паоцередна два штриха;по сигналу блока обработки информации с помощью сканирующего элемента осуществляется сдвиг световых пятенвдоль позиционно-чувствительного фото 25 приемника, Процесс контролируется с помощью датчика положения сканирующегоэлемента;.сдвиг световых пятен продолжается домомента появления сигнала ат светового30 штриха на очередном элементе позиционно-чувствительнога фотоприемника;информация о координатах штрихов напозиционно-чувствительном фотоприемнике и а состоянии датчика положения скани 35 рующега элемента поступает в блокобработки информации,Злектранный блок обработки информации определяет величину расфокусировкигде К 5 - фокусное расстояние объектива 5;45 1 у - фокусное расстояние объектива 7;Ь - расстояние между световымиштрихами в плоскости фотоприемника;О - расстояние между пучками луцей.Знак величины расфокусировки апреде ляется информацией с датчика 4 и оцередностью появления световых пятен на матовой контролируемой поверхности.Первоначально величина оцениваетсягрубо, по количеству элементов позицион но-цувствительного фотоприемника, расположенных между световыми штрихами,Затем па команде блока обработки информации световые пятна сдвигаются вдоль пазицианна-цувствительного фотоприемника с помощью сканирующего элемента. Ве(3) д =12 10 личина 4 смещения фиксируется с помощью датчика положения сканирующего элемента,В момент времени, когда один из штрихов при движении вдоль позиционно-чувствительного фотоприемника высвечивает очередной его элемент, в блок обработки информации вводятся. данные с датчика положения сканирующего элемента и определяется величина смещения д 1. Аналогично определяется величина д 2 в момент времени, когда второй световой штрих засвечивает очередной элемент позиционно-чувствительного фотоприемника. Поправка расстояния между световыми штрихами определяется по формуле Для уменьшения погрешности, вызванной разбросом параметров отдельных элементов позиционно-чувствительного фотоприемника, определение поправки производится для нескольких элементов позиционно-чувствительного фотоприемника и определяется по формуле статистическая по- правка Сканирующий элемент, предназначенный для дозированного сдвига световых пятен вдоль позиционно-чувствительного фотоприемника, может быть выполнен, например, в виде плоскопараллельной пластины 16 (фиг. 4), способной вращаться вокруг оси 0 . При повороте пластины вокруг оси 0 на уголосуществляется смещение проходящих через нее световых лучей на величину д, Для поворота плоскопараллельной пластины может использоваться, например, микрометрический винт 17, приводимый в движение электроприводом, связанным с электронным блоком 9 обработки информации.Датчиком положения сканирующего элемента в этом случае может служить устройство измерения величины поворота микрометрического винта 17. Для его реализации можно использовать, например, диск с рядом отверстий, ось которого связана с микрометрическим винтом, и согласованные источник и приемник излучения, расположенные по разные стороны диска (фиг, 3), причем выход приемника излучения связан с блоком обработки информации. Тогда величина д смещения световых пятен определяется по формуле 1 - ид =д Рпй(1 2 ) (4)п 2 - зп 1 О - толщина плоскопараллельной пластины;1- угол падения световых пучков на плоскопараллельную пластину;п - показатель преломления плоскопараллельной пластины.Величина угла падения световых пучков наплоско-параллельную пластину (фиг,4) определяется положением микрометрического винта по формуле 20с - радиус вращения плоскопарзллельнойпластины;а - величина смещения микрометрического винта, определяемая с помощью дат чика угла поворота,Применение устройства для измерениялинейных размеров позволяет повыситьточность измерений до 1-3 мкм.Если шаг микрометрического винта 0,5мм/об, а датчик угла поворота (фиг. 3) содержит 8 контрольных отверстий, то погрешность измерения величины а (фиг, 4)составляет 0,5/8 = б. 25 х 10 2.Тогда погрешность измерения углавсоответствии с (5) составляет (при с = 30 мм);1,3 ф 10Тогда погрешность величины смещениясветовых штрихов в соответствии с (4) при б= 1 мм, и = 1,5 составляет Учитывая разброс чувствительностиэлементов позиционно-чувствительного фо топриемника, достигающий 30, погрешность измерения составляет 1,5 х 10 мм.Формула изобретения Устройство для измерения линейныхразмеров, содержащее последовательно ус тановленные лазер, блок разделения светового пучка на два, механизм обтюрации, датчик положения механизма обтюрации, объектив, светоделитель, приемную оптическую систему, выполненную в виде второго объектива и позиционно-чувствительного фотоприемника, установленного в фокальной плоскости второго объектива и блок об работки информации, электрическисвязанный с фотоприемником, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерения линейных размеров, оно снабжено сканирующим элементом, установленным между вторым объективом и фотоприемником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения линейных размеров, оно снабжено сканирующим элементом, установленным между вторым объективом и фотоприем, ником, и датчиком положения сканирующего элемента, связанного со сканирующим 5 элементом и блоком обработки информации,енно-издательский. комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарин из Заказ 2185 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раущская наб 4/5