Способ измерения линейных размеров детали на токарном станке и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для бесконтактного активного контроля деталей на токарных и шлифовальных станках. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет повышения точности позиционирования измерительного устройства. На образцовую отражающую поверхность радиуса R направляют два параллельных световых луча, первый - нормально к поверхности , второй - под углом 45 град к нормали. Фиксируют отраженный второй луч на приемной плоскости, установленной параллельно направленным световым лучам на расстоянии А от второго луча. При измерении размеров детали, установленной соосно образцовой отражающей поверхности, перемещают источники световых лучей перпендикулярно направленным световым лучам и фиксируют положение отраженного второго луча на приемной плоскости в момент пересечения первым лучом оси детали, замеряют на приемной плоскости расстояние L положениями отраженного от измеряемой и образцовой поверхностей второго луча и определяют радиус г детали из соотношения г R : Vz : : sin - arctg 1/AtL - R/Vz + + V(L - K/1/2)2 + A(A+R y) : A . Устройство , реализующее способ, содержит источник света (лазер), два параллельно расположенных полупрозрачных зеркала, волоконно-оптический преобразователь и фотодиод, закрепленные на суппорте станка, фЬтопреобразователь, коммутатор, вычислительный блок и регистрирующий блок, 2 с . п. ф-лы, 2 ил. (Л 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАлистичесних

РЕСПУБЛИН

„.SU„„1400788 А 1

15Ц 4 В 23 В 25/06, В 23 Я 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

: A3 < СР

С0

«3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) ci156131/31-08 (22) 04.12.86 ,(46) 07.06.88. Бюл. У 21 (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (72) В.С.Иванов, Н.П.Спиренков и С.Ю.Колтунов (53) 621.91 (088.8) (56) Воронцов Л.Н. и др. Теория и проектирование контрольных автоматов. — M.; Машиностроение, 1980, с. 388-389. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ЦЕТАЛИ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для бесконтактного активного контроля деталей на токарных и шлифовальных станках. Цель изобретения повышение точности измерений за счет повышения точности позиционирования измерительного устройства. На образцовую отражающую поверхность радиуса

R направляют два параллельных свето- . вых луча, первый — нормально к поверхности, второй — под углом 45 град к нормали. Фиксируют отраженный второй луч на приемной плоскости, установленной параллельно направленным световым лучам на расстоянии А от второго луча, При измерении размеров детали, установленной соосно образцовой отражающей поверхности, перемещают источники световых лучей перпендикулярно направленным световым лучам и фиксируют положение отраженного второго луча на приемной плоскости в момент пересечения первым лучом оси детали, замеряют на приемной плоскости расстояние L Me y положениями отраженного от измеряемой и образцовой поверхностей второго луча и определяют радиус r детали из соотношения r = R : 7

sin — (arctg 1/A(L — R/ Г2 + ройство, реализующее способ, содержит источник света (лазер), два параллельно расположенных полупрозрачных зеркала, волоконно-оптический преобразователь и фотодиод, закрепленные на суппорте станка, фотопреобразователь, коммутатор, вычислительный блок и регистрирующий блок, 2 с.п ° ф-лы, 2 ил.

1400788

R/12 + (L-В/72) sin(arctic

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для активного контроля деталей на токарных и шлифовальных станках.

Цель изобретения — повышение точности измерений эа счет повьппения точности позиционирования измерительного устройства.

1О

На фиг,l изображена схема измерения; на фиг.2 — блок-схеМа устройства.

Способ измерения линейных размеров детали на токарном станке осуществляют следующим образом.

Лучи 1 и 2 параллельно направляют на предварительно установленную соосно шпинделю станка образцовую диамет.- 2О ральную отражающую поверхность 3 заданного радиуса R с,центром в точке

О. Луч 1 направляют нормально к поверхности 3, луч 2 — под углом 45 к поверхности 3. Расстояние 1 между лу- 25 чами 1 и 2 равно 1 = R/v . На прием2 ной плоскости 4, ориентированной параллельно лучам и 2 и расположенной на расстоянии А от луча 2, фиксируют первоначальное положение в точке 3р

С отраженного луча 2 (фиг.l).

Устройство для реализации способа содержит источник 6 света с узконаправленным лучом, например лазер, два 40 параллельно расположенных полупроз" рачных зеркала 7 и 8, волоконно-оптический преобразователь 9 и фотодиод

10, закрепленные на суппорте 11 станка, коммутатор 12, фотопреобразова- 45 тель 13 (фиг.2).

Выход волоконно-оптического преобразователя 9 соединен с первым входом фотопреоораэователя 13. Второй вход последнего соединен через комму- 5„ татор 12 с фотодиодом 10. Выход фотопреобразователя 13 соединен через вычислительный блок 14 (например, мик" роЭБМ) с регистрирующим блоком 15.

Устройство работает следующим образом.

Световой луч от источника 6, попадая на полупрозрачное зеркало 8, разделяется на два луча - отраженный и

Затем соосно образцовой диаметральной поверхности 3 устанавливают деталь 5, подлежащую измерению в процессе обработки на станке. При обработке детали 5 источники световых лучей перемещают перпендикулярно лучам 1 и 2, В момент достижения нормального расположения к поверхности детали 5 первого светового луча 1 на приемной плоскости 4 фиксируют положение в точке D Отраженного от изме" ряемой поверхности детали 5 второго луча 2. Расстояние Ь между положениями С и D фиксации на приемной плоскости 4 отраженного от образцовой 3 и измеряемой поверхностей второго луча 2 характеризует радиус r детали 5.

Расстояние L определяется суммой смещений Ь, и L точек фиксации на приемной плоскости 4 отраженного луча 2 соответственно иэ-за линейного смещения точки падения направленного на образцовую и измеряемую поверхности второго луча 2 и углового смещения отраженного от упомянутых поверхностей луча.

ИсхОДЯ из условиЯ 1 = R/v и с учетом геометрических соотношений, можно определить радиус г измеряемой детали из следующего выражения: проходящий. Проходящий луч попадает на полупрозрачное зеркало 7 и, частично отражаясь от его поверхности, направляется последовательно во времени на образцовую поверхность 3 и на деталь 5 (направленный луч 1), Одновременно отраженный от зеркала 8 луч 2 направляется параллельно лучу 1.

Устройство настраивается по образ" цовой поверхности путем фиксации положения отраженного луча 2 на волоконно-оптическом преобразователе 9 в момент нормального расположения к образцовой поверхности 3 луча 1.

Измерение детали 5 производят при поперечной подаче суппорта 11 станка.

При этом отраженный от контролируемой поверхности детали 5 луч 2 попадает на приемную плоскость 4 волоконно-оптического преобразователя 9.При поперечной подаче суппорта ll точка

1 3f.)(i7 88 падения направленного луча 2 пе11<:мешается по поверх}?Ости детял?3 ), а отраженный от детали 5 лу-ч 1 закнмае г различные угловые положения. В мо ?Рнт нормального ря(}положения отра: енн()r 0 луча к контролируемой поверхн

12, с выхода которого на второй вход фотопреобразователя 13 поступает разрешающий импульс на прием измерительной информации с выхода волокон. .".— оптического преобразователя с). При этом фотопреобразователь 13 !!!pPOбразует только сигнал с волоконно-оптического преобразователя 9, coOòветствуюший положению луча 2 при lop)мальном расположении луча 1 к )..c, †:åpхности детали 5.

С выхода фотопреобразователя )3 сигнал, соответствующий положению от . раженного :?уча 2 и характеризующий радиус измеряемой детали 5, в двоичном коде поступает на вычислите )ь})ь)й блок 14, где осуществляется сравнение положений фиксации луча 2, Отраженного соответственно от абра.зповай поверхности 3 радиуса H и пов р.".но .— ти детали 5, и внчисле?!lip расс IÎ)! )ня

Ь между этими положениями. 1:ð?

С выхода вычислительного бгакя 14 сигнал, coo Tt)e тс тву}<)???ий радиус«, Г измеряемой детали 5, поступает на ре-ГHcTpHp«fсю??)??й Олаl; 15, Гд(- прРпстяьляется в цифровом или графичес;;,: .. ниде, П Р и Р Р ПзмеРительн.: ) Роriстно, реализующее способ, ус. =ПавлнВаЮт На СУППОРТЕ СТЯНКЯ ?! Н..) 1))а(ГЗ .— ют по образцовой поверхнос.гн;,адиус.а

Б = 100 мм, усTc7?ioâëåH}}oé 00

<)

V) Ë0Ì 45 . }10:)ожРНИС ОТ)?ЯЖРН?(а) (i 7у.— ча ? фиксируетсч на н)??)ем}?0)! п))«. c 0

) ти в To(! )«с) (. (;.)н . 1 ) . Ес)?? 1 p) ):. . i p > PF-, «, к)

Jfa с ганк . Jl(- таль, радиус к<)тарой находится н и;<.,.1< i;.х = 70 †) мм, нз )" 7J!«J С " (1:.?Е "1 ЯРI ..(;;1(T I. !! CO . ЯВ 7

<- Т 1. -- 75, .937 м},, При погрешности в зяимног< ра с пслажения напра,(EPIIIFJ;x лучс и

0,00! Мм, погрешнс)сти „)„ установки

П3)неМНОЙ Г!ЛОСКОСТИ ОЧ Н<«СИТPЛI !!О НЯПравлен?}э! <; Я ? Jt = 0, )?)1 мм и norpp Ill!(ocTI! 0 I p(едс:)с ния 1? лсстая?)ия

Jòÿ НрИЕМНОй П:!OrКОС I и = 0 1 ММ ! с

: I;) i 1. F Iñ?IО с 1 е) .1 н )i! f.: „) с .lt)IFI Р ЯДИУО Я I,Р

: пи с.Ocяавлч .т,! =- 1-.,9 >1?<м„

ПРИ;(ВОИНО) Ус Р-Ii:)I(!.!i: .. ЯСС: ОЯНИЯ

< (-)(° РЕ??))с

i«p с с) () -,. P ii I) я

1, Спа(с г : .; (1 .i!. л))JI!1?1}IE.!Х «а 1»

3с

«;-.Ов ) Рталн —. Гак,};»,О.« т:;нк-:: зякiFi i )l1??(ИНС Я F 1;,".; . . 1 Г !1(! (,)!i ОГ ТИ с 1! :1 IIP Р -; «„;»(?, «.t ДЕ«ЛИ

Н Н. -1() -?ЯЮ-, (Я,1 1 ",,«c1 Jl? if ?,)i) i X С В(ТС) ВЫХ, (" Ч ! fi 0 )(. с i !) !жек i Р а )11? ??РМНУ К

-. 1< 1ь .H:«I-. рит с."."?i<"+,.".:.:::.i!. OIIpp()«), pc! gIif дс, ri:Iii „! ; . (3 — cl Ю и й; Я <-М, Ч С,: <РЛЬЮ ГОВЫШЕi ..-1 i

Гак, чтобь -.?(.1 в ?! к - } нх был }?ЯП1?ЯвJic н ?I0p!1;3Jf! к ))Онер,".на<-т), à H !.o"(и — Г 0,,< углс) . а к —: н р; ."-.ли, !

««Н(- ?нУ }< II!1 -" 0 - -" )3«li !: I JiP ":") T и Я Р и не. I ) }i а O! I 3 JE p:1 Н?1(. i ! l f ) ) )

i(0i а I)Т ?1(ОГ ()!".)-(с? )r1 (; (., 3 . 1 J-" !. I ) Я

?с? I COOC)JO (<)3<Н) З?IO!.()JI П((-31}<НО "Р

1,?(1 3) я с- «! 1 !с, . ;: с, с;,, н с ) .)с,, ;;; (? н и а

НО) Р; Xl!(С-, 1< . J 7.7 ., ?)С,с СТЬ )?I!OT

;-< P(. С*(С (-,,1! i i Н )f, - ..i !(- i <.)i,,с

Jpряют ??ри пс I!pречнай палаче cynnapf)

Та, ПО?)с) « ".. Jf !f< (1 ) 3 ciж((3}? <1 ГО Т ?1 0130 рх на с ) и !! (т Я 7 i л у ч а 2 ф) i J< (! p 1 ю т )3 (o

Г Р н т и е ?1 Р c <«(с (1 } н я c B p т с) 1(?)?? у ч 0 м 1 О < и цетали, т.е. ког7a .!v.- 1 расположен

НОРМап.;,Н . F, Jtn .С !»??0(-ТИ .С .:Та(51, РЯ7И,"с ДР та. ili 1" ап 3)е«J}< Jt.1ю I ) « ) 0 т«! «l!!P н —,ся (1 )

11р?) pF.< C. I 0 ËIIÈJ! с)(".-i,) t H !i ?ic!,3:1РН— н?"! -)учам 2 )i !i);и()ной !i!) )ск< c!ь?"

)г. ?) .= 3))0 и-; )! (:< Оя});!)! . !!(кд(. I < Jio:?<е??Ия?)и I!cd!J? .JI:?а Ilpli мной пл:?LKoc атражс с<})0) <«1 (. " с р с? с !. 0! :, и с)б)ра з)t0E30J" l10 ")ХНО . Г<.й .", ?а .) L. = 00 ММ,1400788 измеряемой поверхности детали второго луча, после чего определяют расстояние между двумя положениями фиксации на приемной плоскости отражен"

5 ного от образцовой и измеряемой по,верхностей вторбго луча, а радиус г детали рассчитывают по соотношению

I где R — радиус образцовой поверхности .

Ь вЂ” расстояние между первым и

20 вторым положениями фиксации на приемной плоскости отраженного от измеряемой и образцовой поверхностей второго луча;

А — расстояние между вторым световым лучом и приемной плоскостью, 2. Устройство для измерения линейных размеров детали на токарном стан30 ке, включающее источник света, два сительно поверхности детали так,чтобы перемещение лучей происходило в направлении, перпендикулярном направлению лучей, и в момент пересечения первым световым лучом оси измеряемой детали фиксируют на приемной плоскости второе положение отраженного от ь-в/Л +

12 sin(arctic параллельно расположенных зеркала, первое из которых выполнено полупрозрачным, и волоконно-оптический преобразователь, соединенный с фотопреобраэователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, в него введены фотодиод, расположенный за вторым зеркалом, которое выполнено полупрозрачным, ком" мутатор, подключенный своим входом к фотодиоду, а выходом — к второму входу фотопреобразователя, и последовательно соединенные вычислительный и регистрирующий блок и, подключенные к выходу фотопреобраэователя.

1400788

Составитель В.Алексеенко

Техред lI.Ñåðäþêîâà Корректор В.Бутяга

Редактор М.Бланар

Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2752/)4

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4