Способ измерения диаметров и межосевого расстояния отверстий

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Цель изобретения - повышение информативности и точности из.мерений за счет исключения интегральной оценки интерференционной картины и влияния изменений и неравномерности распределения мощности лазерного луча. Сущность способа заключается в том, что коллимированный луч лазера 1 при помощи светоделителя 3 разделяют на два взаимно перпендикулярных потока. Затем один из потоков светоделителем 5 делят на первый и второй измерительный пучки, а другой светоделителем 7 - на первый и второй опорные пучки. Освещают первым и вторым измерительными пучками соответственно контролируемую и эталонные детали 8, 12. Формируют путем рекомбинации первого и второго соответственно измерительного и опорного пучков интерференционную картину , щирина полосы которой превышает максимально допустимый размер межосевого расстояния отверстий контролируе.мой детали , и совмещают ее в плоскости анализа с изображением отверстий обеих деталей. При помощи компенсатора 4 осуществляют синхронное сканирование изображений отверстий . Фотоприемниками 16, 17, 21, 22 регистрируют моменты начала t,, t, и окончания tz, i зате.мнения отверстий обеих деталей . В электронном блоке 23 определяют скорость сканирования по формуле V LjT/taT, где Ьэт - межосевое расстояние пары отверстий эталонной детали; 1эт - время ее сканирования, диаметр отверстий - по формуле d (ta-ti)Vc , межосе вое расстояние - по формуле (t3 - tO + + (t.,-1г)/2. 1 ил. S сл со о оо 00 со сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1308835 (5g 4 1 01 В 21/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4009422/24-28 (22) 22.01.86 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (71) Институт электроники АН БССР (72) E. В. Галушко, В. Н. Ильин и В. К. Александров (53) 531.7 (088.8) (56) Заявка Великобритании № 1490906, кл. Ci 01 В 9/02, 1977. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРОВ

И МЕЖОСЕВОГО РАССТОЯНИЯ ОТВЕРСТИЛ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Цель изобретения — повышение информативности и точности измерений за счет исключения интегральной оценки интерференционной картины и влияния изменений и неравномерности распределения мощности лазерного луча.

Сущность способа заключается в том, что коллимированный луч лазера 1 при помощи светоделителя 3 разделяют на два взаимно перпендикулярных потока. Затем один из потоков светоделителем 5 делят на первый и второй измерительный пучки, а другой светоделителем 7 — на первый и второй опорные пучки. Освещают первым и вторым измерительными пучками соответственно контролируемую и эталонные детали 8, 12.

Формируют путем рекомбинации первого и второго соответственно измерительного и опорного пучков интерференционную картину, ширина полосы которой превышает максимально допустимый размер межосевого расстояния отверстий контролируемой детали, и совмещают ее в плоскости анализа с изображением отверстий обеих деталей. При помощи компенсатора 4 осуществляют синхронное сканирование изображений отверстий. Фотоприемниками 16, 17, 21. 22 регистрируют моменты начала t„ t, и окончания t, tl затемнения отверстий обеих деталей. В электронном блоке 23 определяют скорость сканирования по формуле V

= L»/(„, где 1эт — межосевое расстояние пары отверстий эталонной детали; t» — время ее сканирования, диаметр отверстий по формуле d = (t — t,)Ъ;, межосевое расстояние — по формуле 1 = V, ((t,— t,) +

+ ((» — tp) )/2. 1 ил.

1308835

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.

Цель изобретения — повышение информативности и точности измерений за счет исключения интегральной оценки интерференционной картины и влияния изменений и неравномерности распределения мощности лазерного луча.

На чертеже представлена оптическая схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит лазер 1, коллима- 1о тор 2, первый светоделитель 3, двухклиновый измерительный ком пенсатор 4, второй светоделитель 5, первое зеркало 6, третий светоделитель 7, контролируемая деталь обозначена позицией 8, четвертый светоделитель 9, первый объектив 10, второе зеркало 11, эталонная деталь обозначена позицией 12, пятый светоделитель 13, первую

14 и вторую 15 фокусирующие линзы, первый 16 и второй 17 фотоприемники, второй объектив 18, третью 19 и четвертую 20 фокусирующие линзы, третий 21 и четвертый 22 фотоприемники и электронный блок 23.

Способ осуществляется следующим образом.

Создают коллимированный лазерный луч, разделяют его по амплитуде на два вторичных взаимно перпендикулярных. Затем один из вторичных пучков также амплитудно делят на первый и второй измерительные пучки, а другой — на первый и второй опорные пучки. Далее одновременно освещают первым и вторым измерительными пучками соответственно контролируемую 8 и эталонную 12 детали и получают изображение отверстий от обеих деталей. Затем путем рекомбинации первого и второго соответственно измерительных и опорных пучков формируют интерференционную картину измерительного и эталонного оптических каналов, ширина полосы которой определяется выражением b = L+ 1,5(R) + Rg ), где L максимально допустимое значение межосевого расстояния; R, и R, — соответственно 4о максимально допустимые значения радиусов отверстий, и совмещают ее в плоскости анализа с изображением отверстий обеих деталей. Далее осуществляют синхронное сканирование изображения отверстий интерферен- 4> ционной полосой контролируемой детали и эталона. При этом регистрируют моменты начала t, и t и окончания t, и t затемнения отверстий обеих деталей. После чего определяют скорость сканирования по формуле 50

У, = L»it», где L», — межосевое расстояние пары отверстий эталонной детали; — время ее сканирования, и находят диаметр отверстий d из выра жения

d = (t — t ) Óà, а межосевое расстояние

L = V, ((t> — t>) + (tq — t>) ))2.

Устройство работает следующим образом.

Световой луч от источника когерентного монохроматического излучения лазера 1 направляют в коллиматор 2, после которого получают расширенный параллельный пучок света а диаметром 12 мм. Этот пучок направляется на первый светоделитель 3, который разделяет входящий луч на два вторичных взаимно перпендикулярных а и аа равной интенсивности. Первый из них, пройдя двухклиновый измерительный ком пенсатор 4, дополнительно делится вторым светоделителем 5 на два вторичных взаимно перпендикулярных опорных пучка — первый а, и второй а,. Световой луч а, направляется на третий светоделитель 7, который дополнительно разделяет его на два вторичных взаимно перпендикулярных — первый измерительный a, и второй измерительный а . В ходе лучей пучка а> перпендикулярно ему устанавливают контролируемую деталь 8.

При этом на светоделительной поверхности четвертого светоделителя 9 проецируется изображение отверстий контролируемой детали. Первый опорный пучок а, рекомбинирует на поверхности светоделительного покрытия четвертого светоделителя 9 с первым измерительным пучком а,, в результате чего получают комбинированную картину, представляющую собой совмещенную в одной плоскости интерференционную картину и изображение отверстий контролируемой детали. Эта комбинированная картина увеличивается первым объективом 10, а изображения отверстий фокусируются первой 14 и второй 15 фокусйрующими линзами соответственно на первый 16 и второй 17 фотоприемники, выходы которых электрически связаны с электронным блоком 23.

Второй измерительный пучок а,, которому задается посредством второго зеркала 11 взаимно перпендикулярное направление, на входе лучей которого перпендикулярно пучку устанавливается аттестованная эталонная деталь 12 с двумя точечными отверстиями, пройдя через отверстие эталона, интерферирует на светоделительной поверхности пятого светоделителя 13 с вторым опорным пучком а,, которому предварительно задают посредством первого зеркала 6 взаимно перпендикулярное направление. При этом формируется интерференционная картина, которая совмещается в одной плоскости с изображением отверстий эталона. Эта комбинированная картина увеличивается вторым объективом 18, а изображения отверстий фокусируются третьей 19 и четвертой 20 фокусирующими линзами на третий 21 и четвертый 22 фотоприемники, выходы которых подключены к электронному блоку 23. Скани1308835

Формула изобретения

Составитель О. Несова

Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 1433132 Тираж б78 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, % — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рование изображений интерференционной полосой осуществляется за счет возвратнопоступательного движения подвижного клина двухклинового измерительного компенсатора 4, который приводится в движение электромеханическим приводом (не показан), что вызывает изменение разности хода лучей в плечах обоих оптических каналов и обеспечивает синхронное сканирование изображений, формируемых в измерительном и контрольном каналах. Далее оптические сигналы преобразуют в электрические сигналы фототоков посредством фотоприемников 16, 17, 21 и 22, которые электрически связаны с электронным блоком 23. В электронном блоке по сигналам с фотоприемников 21 и 22 контрольного канала фиксируется время сканирования t» эталонной детали и вычисляется скорость сканирования Ъ по формуле Ъ", = L /t„, где 1.,т — расстояние между точечными отверстиями аттестованного эталона, а по сигналам с фотопри- 20 емников 16 и 17 измерительного канала фиксируются моменты начала t< и tz и окончания 1, и 1„затемнения отверстий контролируемой детали интерференционной полосой и вычисляется диаметр отверстия d по формуле d = (t — т, ). Vc, а межосевое расстояние 1. = \/, ((з — ti ) + (t — 1а) )/2.

Таким образом, за счет совмещения в плоскости анализа изображения объекта и интерференционной картины, введения контрольного канала и синхронного сканирования 14зображения отверстий измеряемого объекта и эталона повышена точность измерения и исключены влияние изменения интенсивности первичного лазерного луча и неравномерность распределения мощности в его поперечном сечении, что накладывает 35 жесткие ограничения на пространственное расположение измеряемого объекта.

Кроме того, за счет определения скорости сканирования в каждом цикле измерения исключено влияние на точность измерения разъюстировки оптической схемы, что может привести к изменению ширины интерференционной полосы, а следовательно, и скорости сканирования.

Ширину интерференционной полосы b регулируют путем изменения угла 9 между 45 пучками света а, и а,, которая определяется выражением где Я вЂ” длина световой волны; 50

Π— угол между пучками света а, и а .

Установку угла 9 осуществляют поворотом на небольшой угол первого 3, четвертого 9 и пятого 13 светоделителей. При этом светоделители 9 и 13 поворачиваются на один и тот же угол с тем, чтобы ширина интерференционной полосы в измерительном и контрольном оптических каналах была оди наковой.

Сканирование изображений интерференционной полосой осуществлялось за счет возвратно-поступательного движения подвижного клина двухклинового измерительного компенсатора 4 с частотой 10 Гц, что приводит к изменению разности хода в обоих оптических каналах и обеспечивает синхронное сканирование изображений отверстий, получаемых в измерительном и контрольном каналах.

Способ измерения диаметров и межосевого расстояния отверстий, заключающийся в том, что формируют коллимированный лазерный луч, освещают им отверстия контролируемой детали, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и точности измерений, делят лазерный луч на два взаимно перпендикулярных потока равной интенсивности, один из полученных потоков делят на перпендикулярные ему первый и второй измерительные пучки, второй поток — на перпендикулярные ему первый и второй опорные пучки, размещают контролируемую деталь и эталонную деталь с отверстиями соответственно по ходу первого и второго измерительных пучков, формируют изображения отверстий контролируемой и эталонной деталей, формируют интерференционные картины первого и второго измерительных, первого и второго опорных пучков соответственно с шириной полос, превышающей максимально допустимое значение межосевого расстояния отверстий контролируемой детали, совмещают в плоскости анализа интерференционные картины с изображениями отверстий соответственно контролируемой и эталонной деталей, осуществляют синхронное сканирование изображений интерференционными полосами, регистрируют моменты начала и окончания затемнения отверстий контролируемой и.эталонной деталей, определяют скорость сканирования по результатам сканирования эталонной детали и по полученным результатам определяют искомые параметры.