Способ контроля качества наружной резьбы и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение информативности контроля качества резьбы путем модулирования зондирующего потока светового излучения прямоугольными импульсами заданной длительности. Способ контроля качества резьбы заключается в том, что под углом к оси детали 1 с наружной резьбой направляют сфокусированный световой поток 2, модулируют его импульсами, прямоугольной формы, фокусируют его на поверхность профиля резьбы, выделяют зеркальную составляющую отраженного светового потока с помощью диафрагмы 3, регистрируют ее приемником 4 излучения и осуществляют поступательное перемещение детали 1 относительно пучка зондирующего излучения со скоростью V<SB POS="POST">д</SB>. Длительность импульсов модуляции выбирают из условия T<SB POS="POST">и</SB>*981/V<SB POS="POST">д</SB>(S/2-2D), где S - шаг резьбы

D - диаметр сфокусированного светового потока на поверхности детали. Затем сравнивают длительность зарегистрированных световых импульсов с зондирующими и определяют положение максимума зарегистрированных световых импульсов относительно середины импульсов зондирующего светового потока. Зеркальная составляющая отраженного светового потока проходит через диафрагму 3 и воспринимается приемником 4 излучения, выход которого связан с усилителем 9. С выхода усилителя 9 импульсы, форма которых изменяется в зависимости от контролируемых параметров резьбы, поступают на фильтр 10, амплитудный детектор 11 и далее на инвертирующий вход дифференциального усилителя 12, на неинвертирующий вход которого поступают импульсы с выхода приемника 4 излучения. Результирующий сигнал с выхода дифференциального усилителя 12 через формирователь 13 импульсов поступает на первый вход логического элемента 2И 14, на второй вход которого поступают импульсы с второго выхода генератора 15 прямоугольных импульсов, соответствующие по времени импульсам светового излучения, падающего на поверхность детали 1. Если импульсы на входе формирователя 13 импульсов короче импульсов на втором выходе генератора 15 прямоугольных импульсов, что имеет место при отклонении шага резьбы от номинального, на выходе логического элемента 2И 14 образуются импульсы напряжения, поступающие на блок 16 индикации отклонения шага резьбы. Импульсы на входе блока 23 индикации отклонения средей линии резьбы появляются в случае отклонения средней линии резьбы от номинала. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (,511 4 G О1 N 21/88

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕ1дИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4321574/25-28 (22) 30.10.87 (46) 07.12.89. Бюл. N 45 (71) Московский авиационный технологический институт им. К,Э,Пиолковского (72) В.М. Суминов, Е.И.Гребенюк, A.Ä. Витман, E.Á. Зайченкова и Т,B.Ëàïòåâà (53) 531.715.27(088.8) (56) Controle en continer pare voie

optique de filets,es "Measures

11- 17, octoher, 1983, 53-55. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА НАРУКНОЙ РЕЗЬБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУ111ЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Белью изобретения является повьппение информативности контроля качества резьбы путем модулирования зондирующего потока светового излучения прямоугольными импульсами заданной длительности.

Способ контроля качества резьбы заключается в том, что под углом к оси детали 1 с наружной резьбой, направляют сфокусированный световой поток

2, модулируют его импульсами прямоугольной формы, фокусируют его на поверхность профиля резьбы, выделяют зеркальную составляющую отраженного светового потока с помощью диафраг— мы 3, регистрируют ее приемником 4 излучения и осуществляют поступательное перемещение детали 1 относительно пучка зондирующего излучения со скоростью у . Длительность импуль3 сов модуляции выбирают иэ условия

Т> z 1/ V8(S/2-2d), где S — шаг резь. SU„„1527560 А 1

2 бы, d — диаметр сфокусированного све—

ToBoI потока на поверхности детали.

Затем сравнивают длительность зарегистрированных световых импульсов с зондирующими и определяют положение максимума заре гистриро ванных с ветовых импульсов относительно середины импульсов зондирующего светово ro потока. Зеркальная составляющая отраженного светового потока проходит через диафрагму 3 и воспринимается приемником -I излучения, выход которого связан с усилителем 9. С выхода усилителя 9 импульсы, форма которых из— меняется в зависимости от контролируемых параметров резьбы, поступакт

С> на фильтр 10, амплитудный детектор

1! и далее нв инвертируютий Rxoll, диф- Я ференциального усилителя 12, на неинвертирующий вход которого поступают С импульсы с выхода приемника 4 излучения. Результирующий сигнал с выхо> да дифференциального усилителя 12 через формирователь 13 импульсов поступает на первый вход логического элемента 2И 14, на второй вход которого поступают импульсы с второго выхода генератора 15 прямоугольных импульсов, соотве Tc твуюп ие по времени импульсам светового излуче- © ния, падающего на поверхность детали ). Если импульсы на входе форми- CO рователя 13 импульсов короче импульсов На втором выходе генератора 15 прямоугольных импульсов, что имеет место при отклонении шага резьбы от номинального, на выходе логического элемента 2И 14 образуются импульсы напряжения, поступающие на блок 16 индикации отклонения mзга резьбы.

Импульсы на входе блока 23 (п дика—

1527560

Т,С„„„- „1;

- S/ãV где S — шаг резьбы (2) ции отклонения средней линии резьбы появляются в случае отклонения

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при автоматическом контроле качества деталей, имеющих наружную 1ð реэьбовук поверхность, Целью изобретения является повышение информативности контроля качества резьбы путем модулирования зондирующего потока светового излу-. чения прямоугольными импульсами заданной длительности.

На фиг. 1 изооражено взаимодействие импульсного излучения с годной резьбовой поверхностью, на фиг.2 — 20 то же, с резьбовой поверхностью с

I шагом, меньшим номинального, на фиг. 3 — то же, с резьбовой поверхностью с шагом, большим номинального; на фиг. 4 — то же, с резьбовой 25 поверхностью, средний диаметр которой меньше номинального; на фиг.5 то же, с реэьбовой поверхностью, средний диаметр которой больше номинального, на фиг. 6 — функциональная схема устройства; на фиг, 7 временные диаграммы работы устройства;

На фиг. 1-5 приняты следующие обозначения:а — и.п уг ьсы световые,. б — схемы вэаимодейс." я лучей с поверхностью, в — сигнал на выходе приемника излучения.

Способ контроля качества резьбы заключается в том, что под углом к 4(1 оси вращения детали 1, содержащей резьбу, направляют сфокусированный световой поток 2, модулируют его импульсами прямоугольной формы > фокусируют на поверхность профиля резь- 45 бы, обеспечивая положение фокуса на участке поверхности на уровне среднего диаметра dcp, Зеркальную сос.— тавляющую отраженного светового потока выделяют с помощью диафрагмы

3 и регистрируют приемником 4 излучения. При этом осуществляют поступательное перемещение детали относительно пучка зондирующего излучения со скоростью V). Длительность

55 же световых импульсов зондирующего излучения Т.„устанавливают меньше времени перемещения детали на 1/2 шага резьбы " р,„ на время перемещения средней линии резьбы от номинала. 2 с.п.ф-лы, 7 ип. удвоенного диаметра пучка на поверхности г.,1:

t pg 2dt V (3) где d — диаметр сфокусированного потока на поверхности резьбы.

Если резьбовая поверхность годная, т.е. шаг резьбы равен номинальному S = Бв и диаметр средний равен номинальному d cp = dЯ.Н ю взаимодействие импульсов источника излучения Т„ с одной из граней резьбовой поверхности будет îcóIIIåствлятьс» в соответствии со схемой, показанной на фиг.1 . Длительность импульсов сигнала „воспринимаемого приемником излучения, будет равна длитель.ности импульсов источника Тд = Тя . Форма импульсов одинакова с максимальной амплитудой B середине и ппавным уменьшением по краям. Это обуславливается тем, что поскольку положение фокуса линзы находится на уровне среднего диаметра, отраженный от этой точки световой поток имеет большую плотность, обеспечивая максимум амплитуды в центре импульса. Взаимодействие переднего и заднего фронта импульса источника производится расфокусированным пучком„ что и обуславливает меньшую плотность потока в направлении зеркального отражения.

При неточном выполнении резьбовой поверхности возможны изменения ее геометрических параметров, отраженные на фиг.2-5.

Если шаг резьбы меньше номинального, при d cp = dcp, то взаимодействие происходит по схеме, показанной на фиг.2. В зависимости от величины отклонения шага возможны различные изменения импульсов сигнала приемника излучения по длительности, но в любом случае Т„ (Тд. Происходит это за счет того, что часть импульсов источника не попадает на грань профиля. обращенную в сторону при1527560 6 емника излучения. Форма импульсов сигнала также меняется за счет изменения их по длительности и за счет дифракционных эффектов на вершине профиля.

Если шаг резьбы больше номинального, при d

Здесь длительноcTb импульсов источника излучения будет соответствовать длительности импульсов сигнала приемника излучения. Но при этом произойдет смещение максимума импульса в ту или иную сторону Такое смещение вызвано тем, что отклонение d

Таким образом, анализ длительности импульсов сигнала приемникаизлучения путем сравнения с длительностью импульсов источника излучения позволяет выявить отклонение шага резьбы, а анализ положения максимума импульса сигнала относительно центра импульса приемника дает возможность определить отклонение среднего диаметра резьбы от номинального.

Устройство для контроля качества наружной резьбы, расположенной на детали 1, формирует сфокусированггьгй световой поток 2, направляемый на диафрагму Ç,установлеггную на одной оптической оси с приемником 4 излучения. Под углом к первой оптической оси расположена вторая, на которой установлены источник 5 излучения, модулятор 6 и фокусирующая линза 7.

Деталь 1 установлена на блок 8 поступательного перемещения. Линза 7 установлена по отношению к резьбовой поверхности на таком расстоянии, что положение фокуса находится на поверхности профиля на уровне среднего диаметра (фиг.1). Угол между оптическими осями выбирается из условия регистрации приемником излучения зеркальной составляющей отраженного снетоного потока. На выходе

55 приемника излучения установлен усилитель 9, выход которогс связагг с входом фильтра 10 верхних частот, выход которого соединен с входом амплитудного детектора 11, выход которого связан с инвертирукщим входом дифференциального усилителя

12. Неиггвертирующий вход этого усилителя соединен с выходом фотоприемника 4, а выход дифференциального усилителя связан с входом формирователя 13 импульсов. Выход формиро— вателя 13 импульсов соединен с первым входом элемента 2И 14, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 15 прямоугольных импульсов. Выход логического элемента 2И 14 соединен с входом блока

16 индикации отклонения шага резь— бы и с обнуляющим входом RS-триггера 17, Выход дифференциального усилителя 12 соединен также с входом пикового детектора 18 и с входом компаратора 19. Выход пикового детектора 18 соединен с выходом электронногп ключа 20 и вторьгм входом компаратора 19. Управляющий вход электронного ключа 20 соединен с третьим выходом генератора 15 прямоугольных импульсов. Выход компаратора 19 связан с тактовым входом D-триггера 21, информационньггг вход которого соединен с третьим выходом генератора 15 прямоугольных импульсов, а

BbIxop, — с вторым входом логи еского элемента ЗИ 22. Первый вход логического элемента ЗИ 22 соединен с третьим выходом генератора 15 прямоугольных импульсов, а третий вход этого элемента соединен с выходом

rS-триггера 17. Установочный вход

RS-триггера связан с пятым выходом генератора 15 прямоугольных импульсов. Выход логического элемента ЗИ

22 соединен с входом блока 23 индикации отклонения средней линии.

Устройство работает следукщим образом.

Генератор 15 прямоугольных импульсов вырабатывает импульсы, управляющие работой модулятора 6, который формирует световой поток 2 источника

5 непрерывного излучения в виде прямоугольных импульсов. Дпительность световых импульсов, поступающих на поверхность (Т„), согласно предлагаемому способу контроля качества наружной резьбы устанавливается

1527560 ме ныне времени пеp eMeme ния де тали на 1/2 шага резьбы с„„ на время перемещения удвоенного диаметра пучка на поверхности t .

Зеркальная составляющая отраженного светового потока проходит через диафрагму 3 и воспринимается приемником 4 излучения, выход которого связан с усилителем 9. На выходе усилителя 9 образуются импульсы напряжения, форма которых иэмМняется в зависимости от контролируемых параметров резьбы, так, как это покаэанс на фиг.7 r Указанные импульсы напряжения проходят последовательно через фильтр 1О и амплитудный детектор 11. В результате на выходе амплитудного детектора 11 формируются импульсы напряжения, соответствующие по времени моментам, когда световой поток, падающий на поверхность, отражается от вершины профкпя резьбы. Зти импульсы вычитаются иэ исходных импульсов напряжения, по- 25 ступающих с фотоприемника 4, дифференциальным усилителем 12. Результирующий сигнал с выхода дифференциального усилителя 12 через формирователь !3 импульсов поступает.на вход логического элемента 2И 14.

На второй вход этого элемента поступают и; пульсы с второго выхода генератора 15 прямоугольных импульсов, соответствующие по времени импульсам светового излучен.гк, -.адающего на поверхность (фиг.7,э).

Если импульсы напряжения н выходе формирователя 13 импульсов короче импульсов на втором выходе генератора

15 прямоугольных импульсов, что имеет место при отклонении шага резьбы от номинального, на выходе логического элемента 2И 14 образуются импульсы напряжения (фиг . 7, и), поступающие

45 на вход блока 16 инг акации отклонения шага резьбы, Импульсы с выхода дифференциального усилителя 12 поступают также на вход пикового детектора !8 и вход компаратора 20, Разряд

50 запоминающего конценсатора пикового детектора 18 осуществляется электронным ключом 19, управляемым импульсами напряжения с третьего выхода генератора 15 прямоугольных импульсов, Импульсы на выходе пикового детектора

18 имеют вид, показанный на фиг.7,л.

Они поступают на второй вход компара тора 20, на выходе которого обраэуются импульсы, передний фронт которых соответствует по времени (максимуму) исходного сигнала, поступающего с фотоприемника 4. Зти импульсы поступают на тактовый вход D-триггера 21. На информационный вход этого триггера поступают импульсы с четвертого выхода генератора 15 прямоугольных импульсов.

Импульсы с выхода D-триггера 2! поступают на второй вход логического элемента ЗИ 22, на первый вход которого поступают импульсы с третьего выхода генератора 15 прямоугольных импульсов, а на третий вход — импульсы с выхода

RS-триггера 17, установка которого осуществляется импульсами с пятого выхода генератора 15 прямоугольных импульсов, а сброс — импульсами с выхода логического элемента 2И 14.

Взаимное расположение импульсов, поступающих на входы логического элемента ЗИ 22 при раэличнъгх контролируемых параметрах резьбы представлены на диаграммах п,с,р фиг. 7. Импульсы, на выходе логического элемента ЗИ

22 прявляются трлько в случае отклонения средней линии резьбы от номинала. Зти импульсы поступают на вход блока 23 индикации отклонения средней линии резьбы.

Формул а изобретения

1. Способ контроля качества наружной резьбы, заключающийся в том, что под углом к оси вращения детали с контролируемой резьбой направляют сфокусированный поток светового зондирующего излучения, осуществляют поступательное перемещение детали относительно потока, регистрируют зеркальную составляющую отраженного светового потока, осуществляют частотный анализ сигнала, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения информативности контроля, световой поток зондирующего излучения модулирукт импульсами прямоугольной формы, длительность импульсов модуляции выбирают из условия

Т < — (— — 2d) 1 S

И где V — скорость перемещения дета9 ли относительно потока светового зондирующего излучения, S — шаг резьбы;

1527560

1О

d — диаметр сфокусированного светового потока на поверхности детали, сравнивают длительность зарегистрированных световых импульсов с зондирующими и определяют положение максимума зарегистрированных световых импульсов относительно середины импульсов зондирующего светового потока.

2. Устройство для контроля качества наружной резьбы, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник излучения и фокусируюшую линзу, диафрагму и приемник излучения, располо,кенные на второй оптической оси под острым углом к первой, Фильтр, установлечный на выходе приемника излучения, блок поступательного пе— ремещения контролируемой детали, rтличающеесятем,что, с целью повышения информативности контроля, оно снабжено модулятором, установленным между источником излучения и фокусирующей линзой, управляемым сигналом с первого выхода генератора прямоугольных имгульсов, усилителем, последовательно соединенными амплитудным детектором, дифференциальным усилителем, формирователем импульсов, логическим элементом 2И и блоком индикации отклонения шага резьбы, пиковым детектором, компаратором, электронным Клю чом, D-триггером, Rs-триггером, логическим элементом ЗИ и блоком индикации отклонения среднего диаметра резьбы, выход приемника излучения соединен с входом усилителя и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, выход усилителя соединен с входом фильтра, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, выход дифференциального усилителя соединен с входом пикового детектора и с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходами пикового детектора и электронного ключа, второй выход генератора прямоугольных импульсов соединен с вторым входом логического элемента 2И, выход которого соединен с обнуляющим входом RS-триггера, третий выход генератора прямоугольных импульсон соединен с управляющим входом электронного ключа и с первым входом логического элемента ЗИ, четвертый выход генератора прямоугольных импульсов соединен с информаци" онными входом D-триггера, пятый выход — с установочным входом RS-триггера, выход которого соединен с вторым входом логического элемента ЗИ, третий вход которого соединен с выходом RS-триггера, выход блока индикации отклонения среднего диаметра резьбы соединен с выходом логического элемента ЗИ, выход компаратора соединен с тактовым входом 9-триггера.

С5„1, 1р, Ю>.4 ckp. =dcpн.

1527560

1527560 Р02 7

Составитель К. Тавлинов

Редактор Л. Гратилло Техред И.Дидык Корректор Н. Король

Заказ 7505/49 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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