Способ измерения геометрических параметров колец

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля таких параметров колец, как внешний и внутренний диаметры, несоосность. Оно может быть использовано в машиностроении, станкостроении и автомобильной промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет сокращения количества определяющих параметров. Световой пучок лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2, систему 3 сканирования, состоящую из двух оптических клиньев, и линзу 4 направляется параллельно продольной оси объекта 11 на его торцовую поверхность. Световое излучение, отраженное торцовой поверхностью объекта 11 в процессе его сканирования, направляют полупрозрачным зеркалом 2 и линзой 5 на фотоприемник 6, а в те моменты времени, когда световой пучок либо смещается от оси объекта 11 на максимальное расстояние, определяемое углом γ, либо проходит систему 3 сканирования без отклонения, его регистрируют фотоприемником 7. Выходной сигнал, по временным интервалам которого судят о геометрических параметрах контролируемого объекта 11, формирует электронный блок 10, подключенный к выходам усилителей 8 и 9 фототока. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ

РЕСПУБЛИК эцэ G 01 В 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705268/28; 4704472/28; 4704563/28 (22) 14.06.89 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72) В.Н.Куликов (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1545725, кл. G 01 В 11/02, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕЦ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля таких параметров колец, как внешний и внутренний диаметры, несоосность. Оно может быть использовано в машиностроении, станкостроении и автомобильной промышленности. Цель изобретения — повышение точности измерений за счет сокращения количества определяющих

„„Я2„„1668857 А1 параметров. Световой. пучок лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2, систему 3 сканирования, состоящую из двух оптических клиньев, и линэу4 направляется параллельно продольной оси объекта 11 на его торцовую поверхность; Световое излучение, отраженное торцовой поверхностью объекта 11 в процессе его сканирования, направляют полупрозрачным зеркалом 2 и линзой

5 на фотоприемник 6, а в те моменты времени, когда световой пучок либо смещается от оси объекта 11 на максимальное расстояние; определяемое углом уМ с, либо проходит, систему 3 сканирования беэ отклонения, его регистрируют фотоприемником 7. Выходной сигнал, по временным интервалам которого судят о геометрических параметрах контро. лируемого объекта 11, формирует электронный блок 10, подключенный к выходам усилителей 8 и 9 фототока. 1 э.п.ф-лы, 2 ил, 1668857

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля таких параметров колец, как внешний и внутренний диаметры, несоосность, и может быть использовано в ма- 5 шиностроении, станкостроении и автомобильной промышленности, Цель изобретения — повышение точности измерений за счет сокращения количества определяющих параметров. 10

На фиг, 1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения геометрических параметров колец; на фиг, 2— траектории I» сканирования! торцовой поверхности контролируемого объекта. 15

Устройство (фиг.1) содержит лазер 1, полупрозрачное зеркало 2, систему 3 сканирования из двух оптических клиньев, линзы

4 — 5, фотоприемники 6 — 7, усилители 8-9 фототока и электронный блок 10 формирова- 20 ния и индикации выходного сигнала.

Контролируемое изделие 11 установлено за линзой 4 (фиг,1).

Способ реализуют следующим образом. 25

Световой пучок от лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2, систему 3, состоящую из двух оптических клиньев, и линзу 4 нап равля ют на очередное изделие (кольцо}

11, установленное в измерительную пози- 30 цию, соосно световому пучку. Световое излучение, отраженное торцовой поверхностью кольца 11 в процессе его сканирования, на-! правляют полупрозрачным зеркалом 2 и линзой 5 на фотоприемник 6 в плоскости Р 35 регистрации, а в те моменты времени, когда световой пучок либо отклоняется от продольной оси симметрии кольца 11 на угол уаах либо проходит систему 3 без отклонения, его регистрируют фотоприем- 40 ником 7. Выходной сигнал, по временным интервалам в котором судят о геометрических параметрах контролируемого кольца

11, формируют электронным блоком 10, подключенным к выходам усилителей 8 и 9 45 фототока (фиг.1).

В процессе сканирования изделия 11 в плоскости P регистрации осуществляют раз вертку изображения его торцовой поверхности, для чего траекторию сканирования 50 описывают наложением двух независимых вращательных движений с угловой скоростью ш1 и 07z и оптических клиньев системы 3. Посредством клиньев производят два последовательных отклонения светового пуч- 55

ka от своего первоначального направления распространения с последующим восстановлением данного направления линзой 4, В результате данных операций и при условии, что разность скоростей со1 и m2 и незначительна, траектория сканирования торцовой поверхности кольца 11 принимает вид архимедовой спирали, периодически переходящей от закручивающейся (угол откло нения светового пучка плавно изменяется оТ "гЪах до нуля) к раскручивающейся спирали (угол отклонения изменяется от нуля до )max)

За исходное взаимное положение клиньев системы 3 предлагается принять их положение, при котбром суммарный преломляющий угол либо максимален, либо равен нулю. В первом случае фотоприемник 7 устанавливают на пути распространения максимально отклоненного светового пучка, во втором — фотоприемник 7 совмещают с продольной осью симметрии изделия 11 (фиг,1).

Для обоих вариантов размещения фотоприемника 7 (фиг,2, а и д) в виде прямых изображена траектория I» сканирования, контролируемого кольца 11.

Траектория I» характеризуется шестью особыми точками: точкой К (M), соответствующей исходному состоянию оптических клиньев системы 3. точками Ао, Ва, Со и Оо, соответствующими моментам касания световым пучком границ торцовой поверхности изделия 11 с его внешней и внутренней образующими, и точкой L(N), соответствующей моменту возвращения светового пучка в исходное состояние, Временные интервалы между особыми точками содержат всю информацию, необходимую для оценки геометрических параметров изделия 11: интервал 4 пропорционален толщине стенки изделия, интервалы 4 и 4 —. значениям его внутреннего ба и внешнего

Оо диаметров. Данные временные интервалы выделяются и измеряются блоком 10 при регистрации фотоприемником 7 сигналов 12 и f3, и фотоприемником 6 сигналов

14 и 15, соответствующих перекрытиям светового излучения стенками иэделия 11.

При этом сигналы 12 и 13 (16 и 17) определяют моменты начала и завершения процесса сканирования контролируемого изделия.

Если отверстие кольца несоосно с его продольной осью симметрии, то сигналы 14 и 15 имеют по одной группе коротких импульсов (фиг.2, б-е). Это объясняется тем, что при сканировании несоосного кольца особые точки Во и Ср траектории 1тр формируются не в один определенный момент времени, а периодически воспроизводятся в течение некоторого интервала

В, ц" и CC, пропорцицонального эначе1668857

15 нию несоосности, величину которой можно определить по разности значений

rr и тт" сигналов 22 23.

При этом несколько уменьшается интервал MC (время 0,5т " ) относительно

МСя (время 0,54), настолько же увеличивается интервал В N (время.0,5тд ) относительно Вой (время 0,54 ), что и позволяет исключить влияние несоосности на результат измерения внутреннего диаметра контролируемого изделия при втором варианте расположения фотоприемника 7 (фиг.2, е).

Если очередное изделие 21 смещено относительно оптической оси линзы 4, т.е. если есть погрешности базирования иэделия, вызывающие биения при его сканирова нии, сигналы 22 и 23 имеют по две группы коротких имнульсов фиг.2 в и ж . Однако интервалы А А и В В, С С и D 0 воспроI II I изведения особых точек Ао, Во, Со и Do в этом случае равны. Поэтому для позиции Ь истинным значением внутреннего do u внешнего Оо диаметров изделия соответствуют интервалы В С (время ф и A D (время z5), а для позиции г — суммарное значение интервалов времени 0,5г ", 0,5 и 0,5тр", 0,5тр . Именно этот факт, что при погрешностях базирования контролируемых изделий (биения) не отражаются на интервалах АоВо (А В ) и CoDo (С D), и позволяет выявить и измерить величину несоосности изделия 11 при наличии биений (фиг. 2, r и э).

Таким образом, как показано на позициях а-r (фиг,2), в способе по первому варианту расположения фотоприемника 7 для определения значений внутреннего и внешнего диаметров иэделия 11 требуется измерить интервалы времени 4 и ф необходимого для прохождения световым пучком участков ВОСО (В С ) и Ао0о (А Р ) его траектории I» сканирования. По второму . варианту (позиции д-з, фиг,2) для опрере6 ления значений do и 00 требуется измерить суммарную длительность интервалов времени. необходимого для прохождения световым пучком участков

MCo(MCI), BoN(BI N) И MDo(MDI), AoN(AI

N). Для определения наличия несоосности и измерения ее величины как по первому, так и по второму вариантам размещения фотоприемника 7 необходимо найти разность временных интервалов тт йтт" (участки CDo,(CD ) и А,В (А В ) тректории I». При этом достоинство второго варианта заключается в том, что интервалы тт, который по длительности больше, чем тт", всегда предшествует интервалу тт", Достоинством первого варианта является нахождение бо(и Do) не по двум. а по одному временному интервалу.

20 Формула изобретения

1. Способ измерения геометрических параметров колец, заключающийся в том, что формируют коллимированный световой пучок, сканируют им контролируемое кольцо, регистрируют прошедшее и отраженное от контролируемого кольца световое излучение, преобразуют это излучение в элект. рические импульсы и по временным интервалам между импульсами судят о гео30 метрических параметрах кольца, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, перед сканировани-,. ем контролируемого кольца направляют световой пучок параллельно оси контроли35 руемого кольца, а сканирование осуществля. ют путем вращения пучка вокруг оси контролируемого кольца с изменением расстояния между пучком и осью контролируемого кольца.

40 2. Способпо п1,отлич а ю щи йся тем, что регистрацию отраженного излучения осуществляют в промежутке времени между двумя последовательными моментами максимального смещения светового

45 пучка от оси контролируемого кольца.

1668857 ю

К.А 4 С 3ol

О,,к u e» «rr» л ! !! 11 !

4 С с 24 / 8 8 Ф !

I 1,Е Су С» З/2>» Ффу/Ф,В/,уф /у

1 I 1 I

f. Я Я»8 Я» С" р» 3 3" l

ЯцГ

Редактор О. Головач

Корректор О. Кундрик

Заказ 2649 Тираж 1г Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская на0., 4!5

Произ еодстеенно-издателкски и комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101! 1 ! !!

I . I 1

I I аигннгнн

Составитель M. Минин

Техред М,Моргентал

- +у4ф 245. р Ф У, Ф

I ь