Способ измерения поперечного размера детали и устройство для его осуществления

(51)5 6 01 В 11/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юро то3 РЕЧНОГО ТВО ДЛЯ онтрольнок оптико- линейных зовано длягла конус - повышеий за счет ирования 1 ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Центральное конструкторскоеного приборостроения "Точприбо(56) Авторское свидетельство ССМ 57456, кл. 6 01 В 11/08, 1972(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРАЗМЕРА ДЕТАЛИ И УСТРОЙСЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к кизмерительной технике,а именноэлектронным приборам дляизмерений, и может быть испольизмерения диаметра, ширины и уности деталей. Цель изобретенияние производительности измеренсокращения времени позицион,Ы 179526 детали путем определения угла наклона детали на измерительной позиции, Пучок света от источника 1 излучения направляют на призму 3, Отраженный от четных граней призмы 3 пучок света распространяется под углом к оптической оси объектива 4. Отраженный от нечетных граней призмы пучок света распространяется под углом к оси объектива 4, Пучки поочередно сканируют створ 5 и контролируемую деталь 12 в противоположных направлениях, Прошедшие пучки собираются объективом 7 на поверхность фотоприемника 8, электрические сигналы с которого обрабатываются в блоке обработки сигнала, В блоке обработки определяется угол между линией сканирования и нормалью к оси детали, с учетом которого определяется ее поперечный размер, 2 с. и 1 з.п,ф лы, 3 ил,Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к оптико- электронным приборам для линейных и угловых измерений, и может быть использовано для точного бесконтактного измерения диаметра, ширины и угла конусности механических деталей;Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ определения телесного угла тел конической формы, заключающийся в том, что формируют два узких пучка излучения, сканируют ими контролируемую деталь в параллельных плоскостях, регистрируют интенсивность прошедшего излучения, преобразуемой детали, Данным способом регистрируют только интервалы времени, пропорциональные разности диаметров конического тела в двух сечениях.Недостатком известного способа является то, что им невозможно измерить величину диаметра объекта с учетом угла наклона его оси.Известно устройство для измерения поперечного размера детали, содержащее источник направленного пучка иэлучения - лазер и расположенные по ходу его излучения узел сканирования, выполненный в виде вращающегося зеркала, установленного в фокальной плоскости объектива, и приемный блок, включающий в себя объектив, фотоприемник и устройство обработки сигнала. Постоянная скорость сканирования обеспечивается применением. кварцевого генератора, стабилизирующего частоту вращения синхронного электродвигателя, приводящего в движение зеркало. Устройство обработки выделяет начало и конец импульса затенения, измеряет его длительность по числу импульсов кварцевого генератора и по длительности импульса вычисляет размер детали.В качестве прототипа выбрано устройство для измерения поперечного размера детали, содержащее источник направленного пучка излучения и расположенные по ходу его излучения узел сканирования. выполненный в виде объектива и правильной многогранной призмы, установленной с воэможностЬю вращения вокруг оси ее симметрии таким образом, что ось симметрии призмы пересекает оптическую ось объектива под прямым углом в точке, располокенной от фокуса обьектива на расстоянии равном радиусу окружности, вписанной в сечение призмы, створ и приемный блок, выполненный в виде обьектива, фотоприемника и блока обработки сигнала.Недостатком такого устройства является то, что для выполнения измерений с высокой точностью необходимо точно ориентировать по углу ось контролируемой деталиотносительно линии сканирования, что требует дополнительных затрат времени и сни 5 жает производительность.Цель изобретения - повышение производительности измерений за счет сокращениявремени на позиционирование детали благодаря снижению требований к точности ее"0 установки.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе, заключающемся втом, что формируют два узких пучка излучения, сканируют ими контролируемую деталь15 в параллельных плоскостях, регистрируютинтенсивность прошедшего излучения,преобразуют ее в электрический сигнал иопределяют поперечный размер, после преобразования интенсивности прошедшего из 20 лучения в электрический сигнал. определяютмоменты времени, соответствующие началуи концу затенения в каждой плоскости сканирования, определяют угол между линиейсканирования и нормалью к оси контроли 25 руемой детали, а определение поперечногоразмера контролируемой детали осуществляют с учетом угла между линией сканирования и нормалью к оси контролируемойдетали,З 0 Сканирование в двух параллельных плоскостях осуществляют поочередно при помощи одного пучка излучения,Поставленная цель достигается такжетем, что в известном устройстве, содержаЗ 5 щем источник узкого пучка излучения и рас-,положенные последовательно по ходу егоизлучения узел сканирования, выполненныйв виде объектива и правильной многограннойпризмы, установленной с возможностью вра 40 щения вокруг оси ее симметрйи таким образом, что ось симметрии призмы пересекаетоптическую ось Объектива под прямым углом в точке, расположенной от фокуса объектива на расстоянии равном радиусу45 окружности, вписанной в сечение призмы,створ и приемный блок выполненный в видеобъектива, фотоприемника и блока обработки сигнала, призма выполнена со скошен-.ными гранями, образующими с ее осью50 симметрии угол Ьа(-1)", где Ла - угол наклона грани, и - порядковый номер грани.На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ измерений; нафиг.2 - расположение контролируемой де 55 тали относительно створа и линий сканирования, а также временные диаграммы; нафиг.З - конструкция призмы со скошеннымибоковыми гранями.Устройство (фиг.1), реализующее способ, содержит источник 1 узкого пучка излу 1795269чения, узел 2 сканирования, включающий в себя многогранную призму 3 и обьектив 4, створ 5, приемный блок 6, состоящий из оьектива 7, фотоприемника 8 и блок 9 обработки сигнала, микро-ЭВМ 10. При вращении призмы 3 образуются два парфллельных пучка 11 и 12, которые сканируют зону измерения с контролируемой деталью 13,Существо способа заключается в следующем. Устанавливают контролируемую деталь 13 между узлом 2 сканирования и приемным блоком 6, От источника 1 излучения направляют на призму 3 пучок излучения, Отраженный от четных граней призмы пучок излучения распространяется под углом 2 Ла к оптической оси обьектива, проходит через его верхнюю половину и образует в зоне измерения первый сканирующий пучок 11, Отраженный от нечетных грней призмы пучок излучения распространяется под углом -2 Ла к оптической оси обьектива, проходит через его нйжнюю половину и образует в зоне измерения второй сканирующий пучок 12. Направляют сканирующие пучки 11, 12 в зону измерения с контролируемой деталью 13, При вращении . призмы 3 пучки 11, 12 поочередно сканируют створ 5 и контролируемую деталь 13. Благодаря тому, что освещенная грань призмы расположена в фокальной плоскости объектива 4, плоскости сканирования пучков 11, 12 параллельны друг другу и оптической оси объектива 4, Прошедшие через зону измерения пучки излучения собираются обьективом 7 на поверхность фотоприемника 8, Направляют зарегистрированный фотоприемником 8 сигнал в блок 9 обработки сигнала, регистрируют интервалы времени 1112 и 1415 соответствующИе краям импульсов затенения в первой и второй плоскости, соответственно, а также длительности Т 1 и Т 2 импульсов створа в первой и второй плоскости (фиг.2) и передают их значения в шину микро-ЭВМ 10. В микро-ЭВМ 10 преобразуют полученные зна 1 ения временных интервалов в координата левогои правого В краев детали по формуламЬ - И 11-1 О)/Т 1) К 1(х) Р) В 1 Ц 12-1 о)/Т 11Кх) (2).2 = (14-10)/Т 21К 2 х) (3) В 2 = Я 15-1 а)/Т 2К 2 х) 14) где ОВ 1 - координаты левого и правого кра ев детали в первом канале;Е 2 В 2 - координаты левого и правогокрая детали во втором канале;1 о - момент времени, соответствующийпрохождению сканирующего пучка через 10 левый край. створа;11, 12, 14, 15 - значения временных интервалов, соответствующих положению краевдетали в импульсах затенения первого ивторого каналов;15 Т 1, Т 2 - длительность импульсов створав первом и втором каналах;К 1(х). К 2 х) коэффициенты, учитывающиенелинейность сканирования в пределах рабочего поля.в первом и втором каналах.20 Вычисляют вмикро-ЭВМ 10 угол рмежду линиями сканирования и нормалью к осидетали по формуле: си гдг Ь - изв ми сканироРассчи кости ситель стное расстояние между линиявания.ывают диаметр детали в каждой учетом угла наклона оси детали но линий сканирования: 30 плос отно(В 1 - Ь)сов 2 (В 2 - й 2)сочо Полученные по формулам (6), (7) результаты измерения диаметра детали остаются неизменными даже в случае наклона ее оси относительно линии сканирования. Таким 0 образом, при измерении получаем истинноезначение величины детали.Применение предлагаемого способапозволяет определить угол наклон детали относительно линии сканирования и учесть 5 его при вычислении диаметра детали, чтопозволяет снизить требования к точности установки контролируемой детали в зоне измерения,. а это влечет за собой сокращение времени на установку детали, и следо вательно, повышение производительностиизмерений, 1795269Ф ор мул а и за бр ете ни я 1. Способ измерения поперечного" размера детали, заключающийся в том, что формируют из узких пучка излучения, сканируют ими контролируемую деталь в параллельных плоскостях, регистрируют интенсивность прошедшего излучения, преобразуют ее в электрический сигнал и определяют поперечный размер контролируемой детали, отл и ч а ю щийс я тем, что, с целью повышения производительности измерений; после преобразования интенсивности прошедшего излучения в электрический сигнал определяют моменты времени, соответствующие началу и концу затенения в каждой плоскости сканирования, определяют угол между линией сканирования и нормалью к оси контролируемой деталиа определение поперечного размера кочтролируемой детали осуществляют с учетом угла между линией сканирования и нормалью к оси контролируемой детали. 2, Способ поп.1, отл ич а ю щи й с ятем, что формирование двух узких пучков излучения осуществляют поочередно,3, Устройство для измерения попереч ного размера детали, содержащее источникузкого пучка излучения и расположенные последовательно по ходу его излучения узел сканирования, выполненный в виде объектива и правильной многогранной призмы, 10 установленной с возможностью вращениявокруг оси ее симметрии так, что ось симметрии призмы пересекает оптическую ось объектива под прямым углом в точке, расположенной от фокуса объектива на 15 расстоянии, равном радиусу окружности,вписанной в сечение призмы, створ и :риемный блок, выполненный в виде объектива, фотоприемника и блока обработки сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 20 повышения производительности измерений, призма выполнена со скошенными гранями, образующими с ее осью симметрии угол Ьа)", где Ьа- угол наклона грани; и - порядковый номер грани.1795269 Составитель М.Мини Техред М.Моргентал рректор Н.Слободяник дакт изводственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гагарина каэ 422 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж; Раушская наб 4/5