Устройство для измерения угловых параметров деталей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля клиновидности прозрачных и непрозрачных деталей с малой отражающей поверхностью. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений. Пучок излучения лазера 1, прошедший телескопический расширитель 2 пучка, рас

СООЗ СОЯЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 В 11 26 ф1» »

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I u.

ЦНИИ л Е

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4136341/24-28 (22) 15.08.86 (46) ?3.07.83. Бюл. У 27 (72) В.В.Сигов, Н.M.Спорник, А.С.Белоус, В.Г.Костюткин, В.В.Яничкин, И.В.Колбаско и С.А.Радевич (53) 528.711. 11(088.3) (56) Авторское свидетельство СССР

11! 956980, кл. С 01 В 11/26, 1982.

„„SU„„1411578 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ >!Х

ПАРАМЕТРОВ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля клиновидности прозрачных и непрозрачных деталей с малой отражающей поверхностью.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений. Пучок излучения лазера 1, прошедший телескопический расширитель 2 пучка, рас1411578 п епляется светоделителем 3 на два г1учка, которые последовательно отражаются от двух плоских зеркал 4 и 5.

1 промежуток между зеркалами устанаввается ко нтр олир уемая детаЛ ь 16 . учки света, отраженные от торцов етали 16, отражаются плоскими зеркаами 4 и 5 в направлении к светодеителю 3, на выходе которого установена афокальная система из двух объктивов 9 и 10. Диафрагма 1 1 выполнеа с возможностью перемещения в днух заимно перпендикулярных направлениях, учки света, отраженные от торцов етали 16 и прошедшие светоделитель 3 направлении оптической системы 9

10, создают в плоскости диафраг1

Изобретение относится к контрольа-измерительной технике и может быть спальзована, например, в оптико-меаническом производстве для контроля иновидности прозрачных и непрозрачых стержней, пластин, трубок и т.п,, еталей с малой площадью отражающей оверхности.

Целью изобретения является повышеие чувствительности и точности иэмег1 ения .

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит лазер 1, теле копический расширитель 2 лазерного йучка, снетоделитель 3, установленный

1 о ходу пучка, два плоских зеркала 4

8 5, расположенные таким образом, что пучки излучения, выходящие из светоделителя 3, распространяются по одному замкнутому контуру навстречу и параллельно друг другу и вновь попадают

Ма светоделитель 3, полуволновую

:Пластину б и фотозатвор 7, установленные по ходу пучка между светодели гелем 3 и зеркалом 4, фотозатвор 8, востановленный по ходу пучка между ветоделителем 3 и зеркалом 5, афокальную оптическую систему, состоящую из двух объективов 9 и 10, распоЛоженную по оси, направление которой зеркально симметрично относительно плоскости светоделителя 3 направлению мы 11 два размытых в результате диВ фракции на торцах детали 16 изображения точечного источника излучения.

При закрытом одном и открытом другом фотозатворах 7 и 8 разворотом детали 16 совмещают центр одного изображения с центром отверстия диафрагмы.

Затем закрывают ранее открьггый и открывают ранее закрытый фотозатворы 7 и 8 и перемещением диафрагмы 11 совмещают центр ее отверстия с центром другого изображения. Па величине отклонения центра изображения отверстия диафрагмы 11 в плоскости сетки 13 зрительной трубы определяют угол клиновидности контролируемой детали.

1 иле

2 оси лазерного пучка, диафрагму 11 выполненную в виде пластины с заданным коэффициентом светопропускания, нанесенным на ее поверхности пере5 крестием и отверстием в центре перекрестия, установленную с возможностью плавного перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях н плоскости совмещения фокальных плоскостей

1О объективов 9 и 10, отсчетную зрительную трубу, установленную на выходе оптической системы 9-10 вдоль ее оптической оси, содержащую объектив 12, сетку 13, окуляр 14 и поляроид -15, выполненный с нозможностью разворота вокруг оптической оси.

Параметры афокальной оптической системы выбраны из условия

fq

20 — v1

2 где f1 — фокусное расстояние объектива 9; фокусное расстояние объек25 тина 10.

Размер диафрагмы 11 определяется соатнomeнием

М f ,1 «с

2

30 где Ь вЂ” длина волны излучения лазера;

D — световой диаметр объектина 10, равный диаметру входного зрачка зрительной трубы.

1411578

Укаэанное соотношение выбирается из условия полного заполнения апертуры второго объектива 10 в результате дифракции света на диафрагме 11, а также для повышения точности наведения диафрагмы 11 на центр дифракционного изображения, создаваемого первым объективом 9 оптической системы. lO

Устройство работает следующим образом.

Для измерения угловых параметров детали 16, например угла клиновидности 6 стержня малого диаметра, стержень устанавливают в пространстве

I между зеркалами 4 и 5. При этом в поле зрения зрительной трубы-появляются два дифракционных кружка, возникающих в результате отражения пучков от противоположных торцов стержня, Размер центральной зоны световых кружков определяется известным выражением Эйри и для диаметров стержней менее трех миллиметров превосходит более, чем на порядок размер диафрагмы 11. После этого закрывают фотозатвор 8 и плавными разворотами стержня вокруг взаимно перпендикулярных осей, осуществляемыми юстировоч" ным приспособлением (не показано), совмещают один из световых кружков с диафрагмой 11, центр которой предварительно совмещен с оптической осью устройства.

В результате дифракции света на диафрагме 11, размер которой меньше диаметра центральной зоны кружка Эйри для объектива 10, дифрагированный пучок заполняет полностью апертуру объектива 10, световой диаметр которого равен входному зрачку зрительной трубы, в фокальной плоскости трубы строится изображение диафрагмы 11.

Совмещение центра светового кружка

45 с точечной диафрагмой определяют по максимальной яркости изображения диафрагмы на фоне светового кружка. Разворотами поляроида 15 можно регулировать яркость изображения диафрагмы.

После этого закрывают фотозатвор 7, а фотозатвор 8 открывают. В поле зрения зрительной трубы появляется световой кружок, сформированный пучком, отраженным от второго торца контролируемого стержня. Этот световой кружок 55 строится вначале с помощью объектива 9 в его фокальной плоскости на по.верхности светопропускающей пластины диафрагмы 11, а затем отображается объективом 10 и объективом 12 зрительной трубы в плоскости измерительной сетки 13 зрительной трубы. Размер центральной эоны светящегося кружка в плоскости измерительной сетки зрительной трубы определяется выражением

Эйри с учетом коэффициента линейного увеличения и намного превышает размер отверстия диафрагмы 11. Затем перемещением диафрагмы 11 совмещают центр отверстия с центром указанного выше светового кружка. Контроль совмещения осуществляют по максимальной яркости изображения отверстия диафрагмы t1 на фоне светового кружка. Таким образом, из дифракционного светового кружка формируется вторичный точечный источник света с размером, определяемым размером отверстия диафрагмы 11. Иэображение диафрагмы 1t строится в плоскости измерительной сетки зрительной трубы объективами 11 и t2.

При этом оно смещено от центра перекрестия измерительной сетки на величину, равную удвоенному значению угла .клиновидности 8 контролируемой детали, умноженному на коэффициент углового увеличения оптической системы 9-10.

Формула и э обр ет е ния

Устройство для измерения угловых параметров деталей, содержащее источник параллельного пучка монохроматического излучения, установленный на пути пучка светоделитель, два плоских зеркала, установленные по ходу пучков, выходящих иэ светоделителя, и оптически связанные друг с другом, полуволновую пластинку и фотозатвор, установленные между светоделителем и одним из плоских зеркал, отсчетную зрительную трубку, установленную по ходу пучка, вторично прошедшего светоделитель в направлении, зеркально симметричном направлению оси источника относительно плоскости светоделителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенся чувствительности и точности измерения, оно снабжено афокальной оптической системой иэ двух объективов, расположенной между светоделителем и зрительной трубой, диафрагмой, установленной с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в

1411578

D — световой диаметр второго объ2 ектива, равный диаметру входного зрачка зрительной трубы.

1О

Составитель В.Песоцкий

Техр ед Л. Олийнык Корректор О.Кравцова

Редактор И.Иулла. Заказ 3643/38 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

1 лоскости совмещения фокальных плоскостей объективов оптической системы, вторым фотозатвором, расположенным ежду светоделителем и вторым плоским еркалом, а фокусные расстояния f<

f соответственно первого и второго бъективов по ходу излуче.пы и диаетр d отверстия диафрагмы выбраны из соотношений !

f1 — )1;

У

ЛГ2

Д (5 р У где — длина волны излучения;