Способ дискретного контроля линейного размера изделия

(56) Авторско Р 1312386, кл свидетельство СССР С 01 В 21/30, 1986(57) Из о Цельни контольн эобретени оля при о ия производст ерений в о а счет пров иченном числе пози ног Изобретенино-измеритель относится к контрольй технике и может быт вания иконтроле гео пользовано е вредесчетенном-схем и надлях экерв п правляю в тремум ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ ССОР Б ДИСКРЕТНОГО КОНТРОЛЯРАЗМЕРА ИЗДЕЛИЯетение относится к контерительной технике,я - уменьшение времетбраковке изделий в процесческих размеров изделии.Цель изобретения - уменьшен мени контроля при отбраковке и лий в процессе производства за проведения измерений в огранич числе позиций измерений.На фиг. 1 представлена блок устройства для контроля линейн размера; на фиг. 2 - схема бло мерительных преобразователей; фиг. 3 - блок-схема устройства определения положения глобальн ций измерений. Проводят представительную выборку из множества измеряемых изделий. Определяют координаты глобальных максимумов поверхностикаждого изделия их выборки, Измеряют рельеф поверхности в областях, гдефункция распределения вероятности глобального максимума не равна нулю.Определяют количество и положениепозиций измерений по спектрам мощности измеренных функций репьефа поверхности. При измерении увеличивают количество позиций измерений до техпор, пока значение измеряемой высотыповерхности не выйдет за пределы зоны неопределенности, определяемойспектром мощности функции рельефаповерхности, 3 ил,Устройство для контроля линеи размера (фиг. 1) состоит из осно 1, установленных на основании 1 модуля 2 базирования, стойки 3 и шаго вого привода 4, блока 5 подачи, уст новленного в стойке 3 с возможность относительного перемещения и кинема тически связанного с шаговым приводом 4, блока 6 измерительных преобр эователей, установленного на стойке 3 с возможностью перемещения и кине матически связанного с блоком 5 по,дачи.лючен к Выход коммуматора 7 подк вому входу интерфейса 8, од которого подключен кщему входу коммутатора 7, к второму входу интерфейса 8 подключен первый выход блока 9 управления, а к третьему - первый выход блока вычислений (ЭВМ 10). Второй выход интерфейса подключен к входу блока 9 управления, третий - к входу шагового привода 4, четвертый - к входу ЭВМ 10, второй выход которой подключен к входу блока 11 регистрации.Блок 6 измерительных преобразователей (Фиг. 2), содержит оптически сопряженные и жестко связанные между собой модуль 12 осветителей и модуль 13 фотоприемников.Модуль 13 фотоприемников содержит К групп модулей, каждый из которых состоит из объектива 14 и оптически сопряженного с ним соответствующего фотоприемника 15. Управляющие входы каждого фотоприемника 15 подключены к соответствующему управляющему выходу блока 9 управления, а информационный выход каждого Фотоприемника 15 подключен к соответствующему информационному входу коммутатора 7.Устройство для определения положения глобальных экстремумов (Фиг. 3) состоит из основания 16, установленных на основании 16 модуля 17 базирования, стойки 18, шагового привода 19 и профилометра 20 с щупом 21, профилометр 20 кинематически связан с приводом 19, штока 22 с плоской пластиной 23, установленного в стойке 18 с возможностью вертикального перемещения, электрически связанных интерфейса 24, к входу которого подключен выход профилометра 20 и блок вычисления (ЭВМ 25), и блока 26 регистрации, вход которого подключен к выходу ЗВМ 25, управляющие выходы интерфейса 24 подключены к управляющим входам привода 19 и профилометра 20, На поверхность пластины 23 нанесено легкодеформируемое покрытие,Способ реализуется следующим образом.Иэ множества изделий, подлежащих измерению, производится представительная выборка объемом И.Изделия 27 (см. Фиг, 3) из этой выборки поочередно устанавливаются в модуль 17 базирования определенной стороной к штоку 22. При этом щуп 21 выведен из зоны установки иэделия 27 в модуле 17 базирования. Подпружиненный шток 22 перемещают до контакта 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поверхности плоской пластины 23 с поверхностью изделия 27, после чеговозвращают шток 22 в исходное состояние.На поверхности пластины 23 останутся следы от контакта с глобальными максимумами поверхности изделия27. По данным следам определяют координаты положения глобального максимума поверхности и след его на поверхности плоской пластины уничтожается, чтобы не спутать со следом отконтактов с поверхностями последующих изделий,Затем устанавливается следующееизделие в модуль 17 базирования, ипроцесс определения координат глобального максимума повторяется длявсех И изделий из выборки,В ЭВМ 25 вводятся координаты глобальных максимумов всех И изделий,По этим координатам (х р, угде 3 = 1, 2. . . Б, 1 = 1,2;1 - сторона иэделия, по которой определяется размер) в ЗВМ 25 строит -ся функция Ср(х , у ) плотностиРвероятности распределения глобальныхмаксимумов и определяются границы областей Б 1 поверхностей изделий, вкоторых она не равна нулю, подлежащих дальнейшему анализу.После этого щуп 21 профилометра20 устанавливается на границу области анализа на поверхности изделия,координатЬ этой точки контакта с поверхностью вводятся в ЭВМ 25, котораячерез интерфейс 24 подает командуна вход профиломера 20 на проведениеизмерений. Цуп 21 перемещается по поверхности изделия 27 вдоль одной изкоординатных осей от одной границыобласти Б анализа до другой. Этаинформация о профиле поверхности каждого сечения изделия 27 поступаетс выхода профилометра 20 через интерфейс 24 в ЭВМ 25.После завершения записи профиляповерхности изделия, 27 в данном сечении области Б анализа (по достижению другой границы области анализа)по команде от ЭВМ 25 через интерфейс24 шаговый привод 19 перемещает профилометр 20 со щупом 21 на заданныйшаг. Цуп 21 снова устанавливается награницу области Банализа, и процессзаписи в ЭВМ 25 рельефа поверхностиизделия,в зоне анализа повторяетсядо завершения записи рельефа всей5 15 этой области анализа. Затем устанавливается в модуль 17 базирования следующее изделие, и процесс записи рельефа повторяется для всех изделий выборки.По результатам измерения рельефа поверхностей для каждой области анализа с помощью ЭВМ 25 определяется зависимость дисперсйи восстановления функции поверхности от количества позиций измерения при их оптимальном в смысле минимума погрешности измерении расположения.Для этого определяются граничный пространственный спектр мощности хр ( Ях х И) путем преобразования Фурье функций поверхностей и связанная с ним энергия функций поверхности Е Е,Дисперсия восстановления функции2 поверхности 1-й детали б рЕ в любой точке при пространственных частотах расположения по указанным соответствующим индексам осям координат Ю Е ИЕ, меньших соответствующих частот Найквиста сд ИхЕ, Ы Е, определяется энергией Е;е на оставшемся участке частот функции поверхности73344 5101525 Для каждого количества измерений К = 1, 2.К, область измерения БЕ разбивается на К подобластей БЕ 1 = 1, 2, , К,которых дисперсии равны Б Е = О Ех, а в каждой подобласти координаты позиций измерения определяются из вышеприведенной системы уравнений. Величина К 1 определяется из условия покрытия всей области измерения БЕ информационными зонами Б Е,Бе 7К=1 пТ -- -+1,Бе, 1 где т.пС - целая часть числа.Таким образам определяется функция дисперсии ( (К) которая является составляющей погрешности измерения.Полученная таким образом функциягдисперсии Й Е (К) заносится в память ЭВИ 10.Далее на устройство для бесконтактного контроля линейного размера(фиг. 1) осуществляется контроль линейного размера иэделий данного типа.Устройство для бесконтактного контроля линейного размера работает( р,Е= Е 1 Е ( Сд Л х 1 Е ) хЕ Е Ь 1 ЕЕ )30 В свою, очередь, энергия функции связана со спектром мощности Р Е (Ях,Сд), поэтому имеем ыме ыь;е2рС = СИМх фу)ОЗ Ысдхе ыЧе Координаты оптимального расположения позиций измерения, обеспечивающие минимум укаэанной дисперсии, определяются из системы уравнений2х 1 хЕД Е где с = сопзЕ.1Затем оценивается математическое ожидание дисперсии восстановления функции в максимуме на множестве измеряемых изделий для одной позиции измерения 26 Е= 3 ц(хрхЕ, у,чЕ)рЕ Дхр Е 1 уЕ2 1Е = Д 0 Р 1 Е135 40 45 50 55 следующим образом.В соответствии с результатами проведенного,анализа поверхностей контролируемых изделий согласно описанному определению координат оптимального расположения позиций измерения определяется оптимальное положение позиций измерения от начального количества (например, с одной) до максимально возможного К,.Эти позиции отмечаются на базирующей плоскости модуля 2 базирования. По этим позициям, отмеченным на указанной плоскости, настраиваются измерительные преобразователи блока 6 измерительных преобразователей следующим образом. Для случая одной позиции измерения на нее направляется параллельный пучок света от модуля 12 осветителей. По отраженному от базирующей поверхности пучку света настраивается соответстьующий модуль с фотоприемником так, чтобы базирующая поверхность модуля 2 базирования находилась в середине диапазона измерения этого измерительного преобразователя . Эта середина диапазона принимается за начало отсчета,.и соответствующие границы допуска и зон неопределенности вводятсяв ЭВМ 10. Величина зоны неопределенности при этом определяется в соответствии с дисперсией, определенной для одной позиции измерения (К .= 1).Затем блок б измерительных преобразователей смещается по оси на заданный шаг.В этом положении параллельные пучки света направляются на те места базирующей плоскости, которые соответствуют оптимальному расположению двух, позиций измерения.Настройка производится аналогично предыдущей на каждую позицию измерения,При этом в ЭВМ 10 вводятся соот 10 15 ветствующие значения шага, положенияточек отсчета двух измерительных преобразователей относительно отсчета 20первого, настроенного для одной позиции,измерения измерительных преобразователей, смещаются еще на шаг,и процесс настройки измерительныхпреобразователей по позициям измерения продолжается до настройки по всемК позициям.В ЭВМ 10 вводится определеннаяФункция дисперсии 5 (К), в соответствии с которой рассчитываются зоны 30неопределенности.После настройки блока б измерительных преобразователей он устанавливается в положение, при которомсередина зоны измерения первого измерительного преобразователя дляодной позиции измерения совпадаетс номинальным значением контролируемого размера изделия, установленногов модуле 2 базирования.40После настройки устройства осуществляется контроль линейного размераизделий,Для этого в модуль 2 базированияустанавливается контролируемое изделие 27. Блок 9 управления осуществляет управление работой фотоприемника15 модуля 13 фотоприемников, соответствующего одной позиции измерения.Выход этого Фотоприемника 15 через 50коммутатор 7 подключен через интерфейс 8 к ЭВМ 10. Поэтому информацияо размере изделия, полученная с однойпозиции измерения, поступает в ЭВМ10, в которой определяется отклонение искомого размера от номинала исравнивается полученное значение сграницами допусков и зон неопределенности. Остальные Фотоприемники модуля 13 фотоприемников при этомне работают Если измеренное значениеотклонения размера иэделия не попадает в зону неопределенности для одной позиции изменения, то ЭВМ 10 вы. - дает на блок 11 регистрации информацию о принадлежности иэделия соответствующей группе годности, куда и отправляется проконтролированное изделие.Если же результат измерения попадает в зону неопределенности для одной позиции измерения, то в ЭВИ 10 определяется необходимое количество измерений 1., затем количество К -1, позиций измерения и количество измерений в каждой позиции, распределяя их равномерно по позициям, а также новые границы зон неопределенности.По команде от ЭВМ 10 через интерфейс 9 на шаговый привод 4 поступает команда, по которой он через блок 5 подачи перемещает блок 6 измерительных преобразователей до положения при котором измерение производится в К ,позициях, Одновременно по команде от ЭВИ 10 блок 9 управления отключает Фотоприемники модуля 13 фотоприемников, на которые не посгупает информация с этих К о, позиций измерения, и подключает Фотоприемники, которые получают измерительную информацию с соответствующих позиций измерения. Одновременно по команде от ЭВМ 10 коммутатор 7 осуществляет последовательное подключение выходов этих фотоприемников к интерфейсу, который вводит измерительную информацию в ЭВМ 10. В каждой позиции производится соответс.вующее количество измерений блоком 6 измеритель,ных преобразователей.1Результат измерения, определяемый как максимальное значение результатов измерения по всем позициям измерения, сравнивается с соответствующими границами новой зоны неопределенности, рассчитанной в ЭВМ 10 по 8 (К, Е) для данного К и Е. Если результат не попадает в зону неопределенности, то принимается решение о его принадлежности соответствующей группе годности, куда и направляется проконтролированное изделие, а по команде с ЭВМ 10 шаговый привод 4 через блок 5 подачи приводит блок 6 измерительных преобразователей в исходное состояниедля контроля по одной позиции измерения.В противном случае в ЭВИ 10 определяется новое количество измерений, оптимальное количество позиций измерения и новые границы зон неопределенности, и процесс повторяется до выполнения условий либо выхода из зон неопределенности, либо достижения размеров этих зон наперед заданной величины, обусловленной систематической составляющей погрешности измерения, когда систематическая составляющая погрешности становится существенно больше случайной составляющей. В этом случае измеренное значение сравнивается с границами допуска без учета попадания в зоны неопределенности, после чего делается вывод о принадлежности изделия соответствующей группе годности, куда и отправляется изделие, а устройство проходит в исходное состояние,Формула изобретения Способ дискретного контроля линейного размера иэделия, заключающийся в определении рельефа поверхностиконтролируемого изделия и анализерельефа; о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения времениконтроля при отбраковке изделий впроцессе производства, проводят представительную выборку иэ множества измеряемых изделий, измеряют координаты глобальных экстремумов поверхностей изделий из выборки и определяютплотность вероятности появления глобального экстремума, рельеф поверхностей определяют в областях, гдеплотность вероятности появления глобальных экстремумов не равна нулю,выбирают координаты позиций измерений,исходя из профилей поверхностей изделий и координат глобальных экстремумов, контроль линейных размеров из делий проводят в выбранных позицияхизмерений.1573344 г 7 цг оставитель М,Кузнецовехред П.Сердюкова . Корректор, Л.Обруч С.Патруш Реда каз 1637 Тираж 484 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям ям при ГКНТ ССС 113035, Москва, И, Раушская н 5 и открыти аб., д, 4/ оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10