Лазерная щуповая головка для размерного контроля

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения механического контакта щупа с контролируемой поверхностью . Устройство содержит объектив 13, матричный фотоприемник 14 и блок вычислений 18. Расстояние до поверхности 20 определяется,когда пятна спекл-структуры рассеяного поверхностью 20 излучения на фотоприемнике 14 достигают максимального размера. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SUÄÄ 1467396 д1 (5ц 4 G 01 В 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4209073/24-28 (22) 16.03.87 (46) 23.03.89. Бюл. У 11 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А.Остафьев, В.О.Смирнов и Г.С.Тымчик (53). 531.7(088.8) (56) Заявка Франции Р 2531205, кл. С 01 В 5/20, 1984. (54) ЛАЗЕРНАЯ ЦУПОВАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ

РАЗИЕРНОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности за счет исключения механического контакта щупа с контролируемой поверхностью. Устройство содержит объектив

13, матричный фотоприемник 14 и блок вычислений 18. Расстояние до поверх" ности 20 определяется, когда пятна спекл-структуры рассеяного поверхностью 20 излучения на фотоприемнике

14 достигают максимального размера.

1 ил.

1467396

Изобретение относится к контроль:но-измерительной технике и может

:быть использовано для измерения гео1 метрических размеров деталей.

Цель изобретения — повышение точ| ности за счет исключения механичес1 кого контакта щупа с контролируемой

< ,поверхностью.

На чертеже представлена блок-схема 10 лазерной щуповой головки.

Лазерная щуповая головка состоит из расположенных последовательно на одной оси лазера 1 светоделительного .кубика 2, светоделительного кубика 3

1 и зеркала 4, зеркала 5, фотоприемни ка 6, причем светоделительный кубик

3, зеркала 4 и 5 образуют интерферо,метр Майкельсона, в выходной плос,кости которого расположен фотоприем- 20 ! ник 6, зеркала 7, оптически связанноjro с кубиком 2, оптически связанных ( с зеркалом 7 и расположенных после довательно на одной оси полупрозрачных вогнутых сферических зеркал 25

8 и 9, обращенных друг к другу сферическими поверхностями, и объектива

10, причем зеркала 8 и 9 образуют пассивный. резонатор, световода 1 1, центр входного торца которого совпа- 30 дает с задним фокусом объектива 11, оптического щупа, состоящего из пос ледовательно расположенных оптически, связанных светоделительного кубика 12 и объектива 13, матричного фотопри:емника 14 и оптически связанных с ,кубиком 12 последовательно включенных концевых выключателей 15, расположенных на боковых гранях корпуса щупа и подключенных к одному из вы- ) ходов фотоприемника 14, причем зеркало 4 связано с корпусом щупа, а выходной торец световода 11 закреплен на корпусе щупа соосно с объективом

13, блока 16 питания и управления, 45 электрически связанного с фотоприемником 14, причем один вход блока 16 подключен к выходу фотоприемника через концевые выключатели 15 аналогоцифрового преобразователя 17, первый 5р вход которого подключен к выходу блока 16, вычислителя 18, электрически связанного с преобразователем 17, и усилителя 19, включенного между выходом фотоприемника 6 и вторым 55 входом преобразователя 17.

Лазерная щуповая головка для размерного контроля работает следующим образом, Когерентный световой пучок излучения от лазера 1, отраженный от светоделительного кубика 2 и зеркала 7, попадает в пассивный резонатор, образованный двумя полупрозрачными сфери . ческими зеркалами Я и 9. Пространственное распределение светового поля

:в пучке на выходе этого резонатора

,является его собственными поперечны1

:ми модами генерации и зависит от угловой юстировки зеркал 8 и 9, а также расстояния между ними. Путем юстировки зеркал 8 и 9 формируют на их выходе гауссовые пучки высших поперечных мод. Далее пучки фокусируются объективом 10 на входном торце световода 11 . Далее, пройдя через светоделительный кубик 12 и объектив 13, пучки излучения попадают на поверхность детали 20, линейные размеры которой необходимо измерить. Отраженный поверхностью детали 20 световой поток проходит через объектив 13, светоделительный кубик 12 и попадает на фотоприемник 14, где формируется спекл-структура диффузно отражающей поверхности детали 20.

Перемещением щупа А в перпендикулярном направлении к поверхности измеряемой детали добиваются положения . в котором наблюдается максиФ мальный средний размер пятен спеклструктуры, что соответствует расположенмо измеряемой поверхности объекта

20 в заданной фокальной плоскости объектива 13.

Перемещение лазерной щуповой головки вдоль детали происходит до тех пор, пока средний размер спеклструктуры резко не уменьшится или не произойдет касания одного иэ концевых выключателей 15 контролируемой поверхности, что обуславливает прерывание поступления видеосигнала с фотоприемника 14, после чего подается команда на привод щупа о перемещении его: в первом случае — в направлении, перпендикулярном к поверхности измеряемой детали 20, во втором "от нее

Перемещением щупа в направлении, перпендикулярном к поверхности измеряемой детали,. достигают первоначально"

F0 расстояния до поверхности, чему соответствует первоначальный (максимальный) средний размер пятен спеклструктуры. Величина смещения щупа, измеренная интерферометром Иайкельсона по перемещению зеркала 5, жестко

1467396 связанного с перемещающимся измерительным щупом, соответствует изменению размера детали. Информационный сигнал об изменении размера от фотоприемника 6, усиленный усилителем 19, поступает через преобразователь 17 в вычислитель 18, где осуществляется

его цифровая обработка. формула изобретения

Составитель М. Кузнецов

Редактор Л. Гратилло Техред М.Дидык Корректор М. Демчик

Заказ 1184/37 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Лазерная щуповая головка для размерного контроля, содержащая оптически связанные лазер,.интерферометр перемещений и щуп, с которым жестко соединено перемещающееся зеркало интерферометра, отличающаяся тем, что, с целью повьппения точности, она снабжена первым светоделителем, оптически связанными с первым светоделителем и последовательно расположенными пассивным резонатором, первым объективом и одномодовым световодом, последовательно включенными блоком питания и управления,,аналогоцифровым преобразователем и блоком вычисления, щуп выполнен в виде корпуса, укрепленных в корпусе последовательно второго светоделителя и второго объектива, матричного фотоприемника, оптически связанного с светоделителем, и последовательно включенных концевых выключателей крайних положений корпуса, выходы матричного фотоприемника электрически связаны с входами блока питания и ун .

15 равления, причем один из выходов— через концевые выключатели, аналогоцифровой преобразователь соединен с выходом счета полос интерферометра, входной торец световода расположен

20 . в задней фокальной плоскости первого объектива, а его выходной торец укреплен на корпусе щупа соосно с вторым объективом.