Способ дискретного контроля линейного размера изделия

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - уменьшение времени контроля при отбраковке изделий в процессе производства за счет проведения измерений в ограниченном числе позиций измерений. Проводят представленную выборку из множества измеряемых изделий. Определяют координаты глобальных максимумов поверхности каждого изделия из выборки. Измеряют рельеф поверхности в областях, где функция распределения вероятности глобального максимума не равна нулю. Определяют количество и положение позиций измерений по спектрам мощности измеренных функций рельефа поверхности. При измерении увеличивают количество позиций измерений до тех пор, пока значение измеряемой высоты поверхности не выйдет за пределы зоны неопределенности, определяемой спектром мощности функции рельефа поверхности. 3 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) ()1) (g1)g G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4403860/24-28 (22) 04 ° 04.88 (46) 23.06.90. Бюл. Y - 23 (72) В.И.Миронченко (53) 531.7 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

)1РИ ГКНТ CCGP (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1312386, кл . G 01 В 21/30, 1986. (54) СПОСОБ ДИСКРЕТНОГО КОНТРОЛЯ

ЛИНЕЙНОГО PA3MFPA ИЗДЕЛИЯ

I (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель. изобретения — уменьшение времени контроля при отбраковке изделий в процессе производства за счет проведения измерений в ограниченном числе поэиИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле геометри-. ческих размеров изделий.

Цель изобретения — уменьшение времени контроля при отбраковке иэделий в процессе производства за счет проведения измерений в ограниченном числе позиций измерений.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля линейного размера; на фиг. 2 — схема блока измерительных преобразователей; на фиг. 3 — блок-схема устройства для определения положения глобальных экстремумов, ций измерений. Проводят представительную выборку из множества измеряемых изделий. Определяют координаты глобальных максимумов поверхности каждого изделия их выборки. Измеряют рельеф поверхности в областях, где функция распределения вероятности глобального максимума не равна нулю.

Определяют количество и положение позиций измерений по спектрам мощности измеренных функций репьефа поверхности. При измерении увеличивают количество позиций измерений до тех пор, пока значение измеряемой высоты поверхности не выйдет за пределы зоны неопределенности, определяемой спектром мощности функции рельефа поверхности. 3 ил.

Устройство для контроля линейного размера (фиг. 1) состоит из основания

1, установленных на основании 1 модуля 2 базирования, стойки 3 и шагового привода 4, блока 5 подачи, установленного в стойке 3 с возможностью относительного перемещения и кинематически связанного с шаговым приво— дом 4, блока 6 измерительных преобразователей, установленно-.î на стойке

3 с воэможностью перемещения и кинематически связанного с блоком 5 по,дачи.

Выход коммуматора 7 подключен к первому входу интерфейса 8, первый

I выход которого подключен к управляю1573344 щему входу коммутатора 7, к второму входу интерфейса 8 подключен первый выход блока 9 управления, а к третьему — первый выход блока вычислений (ЭВМ 10). Второй выход интерфейса подключен к входу блока 9 управления, третий — к входу шагового привода 4, четвертый — к входу ЭВМ

10, второй выход которой подключен к входу блока 11 регистрации.

Блок 6 измерительных преобразователей (фиг. 2), содержит оптически сопряженные и жестко связанные между собой модуль 12 осветителей и модуль

13 фотоприемников.

Модуль 13 фотоприемников содержит

К групп модулей, каждый из которых состоит из объектива 14 и оптически сопряженного с ним соответствующего фотоприемника 15. Управляющие входы каждого фотоприемника 15 подключены к соответствующему управляющему выходу блока 9 управления, а информационный выход каждого фотоприемника 15 подключен к соответствующему информационному входу коммутатора 7.

Устройство для определения положения глобальных экстремумов (фиг. 3) состоит из основания 16, установленных на основании 16 модуля 17 базирования, стойки 18, шагового привода 19 и профилометра 20 с щупом 21, профилометр 20 кинематически связан с приводом 19, штока 22 с плоской пластиной 23, установленного в стойке 18 с возможностью вертикального перемещения, электрически связанных интерфейса 24, к входу которого подключен выход профилометра 20 и блок вычисления (ЭВМ 25), и блока 26 регистрации, вход которого подключен к выходу ЭВМ 25, управляющие выходы интерфейса 24 подключены к управляющим входам привода 19 и профилометра 20. На поверхность пластины 23 нанесено легкодеформируемое покрытие, Способ реализуется следующим образом.

Иэ множества изделий, подлежащих измерению, производится представительная выборка объемом N.

Изделия 27 (cM. фиг. 3) из этой выборки поочередно устанавливаются в модуль 17 базирования определенной стороной к штоку 22. При этом щуп 21 выведен из зоны установки иэделия 27 в модуле 17 базирования. Подпружиненный шток 22 перемещают до контакта

50 поверхности плоской пластины 23 с поверхностью изделия 27, после чего возвращают шток 22 в исходное состояние.

На поверхности пластины 23 останутся следы от контакта с глобальными максимумами поверхности изделия

27. По данным следам определяют координаты положения глобального максимума поверхности и след его на поверхности плоской пластины уничтожается, чтобы не спутать со следом от контактов с поверхностями последующих изделий.

Затем устанавливается следующее изделие в модуль 17 базирования, и процесс определения координат глобального максимума повторяется для всех N изделий из выборки.

В ЭВМ 25 вводятся координаты глобальных максимумов всех N изделий.

По этим координатам (х р, у, где j = 1, 2, ..., N 1 = 1,2;

1 — сторона иэделия, по которой определяется размер) в 3Bll 25 строит— ся функция g (х g, у цр) плотности

I! вероятности распределения глобальных максимумов и определяются границы областей S1 поверхностей изделий, в которых она не равна нулю, подлежащих дальнейшему анализу.

После этого щуп 21 профилометра

20 устанавливается на границу области анализа на поверхности изделия, координатЬ| этой то яки контакта с поверхностью вводятся в ЭВМ 25, которая через интерфейс 24 подает команду на вход профиломера 20 на проведение измерений. Ц1уп 21 перемещается по поверхности изделия 27 вдоль одной из координатных осей от одной границы области $р анализа до другой. Эта информация о профиле поверхности каждого сечения изделия 27 поступает с выхода профилометра 20 через интерфейс 24 в ЭВМ 25.

После завершения записи профиля поверхности изделия, 27 в данном сечении области S анализа (по достижению другой границы области анализа) по команде от ЭВМ 25 через интерфейс

24 шаговый привод 19 перемещает профилометр 20 со щупом 21 на заданный шаг. Ц уп 21 снова устанавливается на границу области Sg анализа, и процесс записи в ЭВМ 25 рельефа поверхности изделия .в зоне анализа повторяется до завершения записи рельефа всей

5 l5 этой области анализа. Затем устанавливается в модуль 17 базирования следующее изделие, и процесс записи рельефа повторяется для всех изделий выборки.

По результатам измерения рельефа поверхностей для каждой области анализа с помощью ЭВМ 25 определяется зависимость дисперсйи восстановления функции поверхности от количества позиций измерения при их оптимальном в смысле минимума погрешности измерении расположения.

Для этого определяются граничный пространственный спектр мощности

F Р (Я„, И ) путем преобразования

Фурье функций поверхностей и связанная с ним энергия функций поверхности Е„Е.

Дисперсия восстановления функции

2 поверхности j-й детали 6 р Е в любой точке при пространственных частотах расположения по указанным соответствующим индексам осям координат 63„e меньших соответствующих частот

Найквиста Сд hxje, (д1,„,Е, определяется энергией Е;Е на оставшемся участке частот функции поверхности

73344

Ъ

Для каждого количества измерений

К = 1, 2, ..., К, область измерения

БЕ разбивается на К подобластей Se

1, 2, ..., К, . которых дисперсии равны БЕ, = 0ek а в каждой подобласти координаты позиций измеS рения определяются из вышеприведенной системы уравнений. Величина К определяется из условия покрытия всей области измерения Se информационными зонами S, Sc 1

К= int — — - +1, Seо, 1 где int - целая часть числа.

Таким образам определяется функция дисперсии Q (К) которая являете ся составляющей погрешности измерения.

Полученная таким образом функция

z дисперсии G e (К) заносится в память 3BN 10.

Далее на устройство для бесконтактного контроля линейного размера (фиг. 1) осуществляется контроль линейного размера иэделий данного типа.

Устройство для бесконтактного контроля линейного размера работает следующим образом.

Я р е= E1е «hxje ) xe +hyje e )

В свою. очередь, энергия функции связана со спектром мощности F e (Qx, Сд ), поэтому имеем

Имое ыь„,е

Gp>p = c I Fl(lJ„, Cd )du)„dry, сдхе ыче где с = const.

Затем оценивается ма тема тич еское ожидание дисперсии восстановления функции в максимуме на множестве измеряемых изделий для одной позиции измерения

L

G>e= 3 u ;(å удаче) ре «ре 1у е °

Н

rpe б е = — 13р,е

1 I

Координаты оптимального расположения позиций измерения, обеспечивающие минимум укаэанной дисперсии, определяются из системы уравнений т 2 xe 1 Е

В соответствии с результатами проведенного,анализа поверхностей контролируемых изделий согласно описанному определению координат оптимального расположения позиций измерения определяется оптимальное положение позиций измерения от начального количества (например, с одной) до максимально возможного К,.

Эти позиции отмечаются на базирующей плоскости модуля 2 базирования.

По этим позициям, отмеченным на указанной плоскости, настраиваются измерительные преобразователи блока

6 измерительных преобразователей следующим образом. Для случая одной позиции измерения на нее направляется параллельный пучок света от модуля 12 осветителей. По отраженному от базирующей поверхности пучку света настраивается соответстьующий модуль с фотоприемником так, чтобы базирующая поверхность модуля 2 базирования находилась в середине диапазона измерения этого измерительного преобразователя . Эта середина диапазона принимается за начало отсчета,.и соответствующие границы допуска и зон неопределенности вводятся

1573344 в ЭВМ 10. Величина зоны неопределенности при этом определяется в соответствии с дисперсией, определенной для одной позиции измерения (К .= 1).

Затем блок б измерительных преобразователей смещается по оси на заданный шаг.

В этом положении параллельные пучки света направляются на те места базирующей плоскости, которые соответствуют оптимальному расположению двух, позиций измерения.

Настройка производится аналогично предыдущей на каждую позицию измерения, При этом в ЭВМ 10 вводятся соот10

15 ветствующие значения шага, положения точек отсчета двух измерительных преобразователей относительно отсчета 20 первого, настроенного для одной позиции,измерения измерительных преобразователей, смещаются еще на шаг, и процесс настройки измерительных преобразователей по позициям измерения продолжается до настройки по всем

К позициям.

В ЭВМ 10 вводится определенная функция дисперсии 5 р (К), в соответствии с которой рассчитываются зоны 30 неопределенности.

После настройки блока б измерительных преобразователей он устанавливается в положение, при котором середина зоны измерения первого измерительного преобразователя для одной позиции измерения совпадает с номинальным значением контролируемого размера изделия, установленного в модуле 2 базирования.

После настройки устройства осуществляется контроль линейного размера изделий.

Для этого в модуль 2 базирования устанавливается контролируемое изделие 27. Блок 9 управления осуществляет управление работой фотоприемника

15 модуля 13 фотоприемников, соответствующего одной позиции измерения.

Выход этого фотоприемника 15 через коммутатор 7 подключен через интерфейс 8 к ЭВМ 10. Поэтому информация о размере изделия, полученная с одной позиции измерения, поступает в ЭВМ

10, в которой определяется отклонение искомого размера от номинала и сравнивается полученное значение с границами допусков и зон неопределенности. Остальные фотоприемники модуля 13 фотоприемников при этом не работают Если измеренное значение отклонения размера иэделия не попадает в зону неопределенности для одной позиции изменения, то ЭВМ 10 вы.— дает на блок 11 регистрации информацию о принадлежности иэделия соответствующей группе годности, куда и отправляется проконтролированное изделие.

Если же результат измерения попадает в зону неопределенности для одной позиции измерения, то в ЭВИ 10 определяется необходимое количество измерений L, затем количество К -1. позиций измерения и количество измерений в каждой позиции, распределяя их равномерно по позициям, а также новые границы зон неопределенности.

По команде от ЭВМ 10 через интерфейс 9 на шаговый привод 4 поступает команда, по которой он через блок

5 подачи перемещает блок 6 измерительных преобразователей до положения„ при котором измерение производится в К,позициях. Одновременно по команде.от ЭВИ 10 блок 9 управления отключает фотоприемники модуля 13 фотоприемников, на которые не посгупает информация с этих Кд, позиций измерения, и подключает фотоприемники, которые получают измерительную информацию с соответствующих позиций измерения. Одновременно по команде от ЭВМ 10 коммутатор 7 осуществляет последовательное подключение выходов этих фотоприемников к интерфейсу, который вводит измерительную информацию в ЭВМ 10. В каждой позиции производится соответс вующее количество измерений блоком 6 измеритель, ных преобразователей.

Результат измерения, определяемый как максимальное значение результатов измерения по всем позициям измерения, сравнивается с соответствующими границами новой зоны неопределенности, рассчитанной в ЭВМ 10 по 8 (К, L) для данного К и L ° Если результат не попадает в зону неопределенности, то принимается решение o его принадлежности соответствующей группе годности, куда и направляется проконтролированное изделие, а по команде с

ЭВМ 10 шаговый привод 4 через блок 5 подачи приводит блок 6 измерительных преобразователей в исходное состояние

1573344 для контроля по одной позиции измерения.

В противном случае в ЭВИ 10 определяется новое количество измерений, оптимальное количество позиций измерения и новые границы зон неопределенности, и процесс повторяется до выполнения условий либо выхода из зон неопределенности, либо достижения размеров этих зон наперед заданной величины, обусловленной систематической составляющей погрешности измерения, когда систематическая составляющая погрешности становится существенно больше случайной составляющей.

В этом случае измеренное значение сравнивается с границами допуска без учета попадания в зоны неопределенности, после чего делается вывод о принадлежности изделия соответствующей группе годности, куда и отправляется изделие, а устройство проходит в исходное состояние, Формулриз обретения

Способ дискретного контроля линейного размера иэделия, заключающийся в определении рельефа поверхности контролируемого изделия и анализе рельефа; отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени контроля при отбраковке изделий в процессе производства, проводят представительную выборку иэ множества измеряемых изделий, измеряют координаты глобальных экстремумов поверхностей изделий из выборки и определяют плотность вероятности появления глобального экстремума, рельеф поверхностей определяют в областях, где плотность вероятности появления глобальных экстремумов не равна нулю, выбирают координаты позиций измерений, исходя из профилей поверхностей изделий и координат глобальных экстремумов, контроль линейных размеров из25 делий проводят в выбранных позициях измерений.

1573344

27 5

Составитель М.Кузнецов

Техред П.Сердюкова . Корректор, A.Îáðó÷àð

Редактор С.Патрушева

Заказ 1637 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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