Устройство для контроля формы изделий

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения контроля изделий из оптически прозрачного материала путем устранения влияния .преломленных и рассеянных на изделии световых потоков на измерения и повышение точности контроля за счет устранения влияния дифрагированных на краях изделия лучей. Использование фильтров 9 и 10 высоких пространственных частот уменьшает влияние дифракции на результаты измерений. Свет от осветителя 1 светоделительным элементом 4 разделяется на два потока и направляется через системы 2 и 3 на края изделия 30. Высокие пространственные частоты задерживаются фильтрами 9 и 10, обеспечивая четкие теневые изображения краев изделия 30 на диафрагмах 11 и 12. Световые потоки суммируются зеркалами 13 и 14 и светособирающим элементом 15, регистрируются фотоприемником 16, затем сигналы подвергаются автоматической обработке . Степень отклонения формы изделия 30 определяют по изменению уровня фоновой засветки диафрагм 11 и 12 при вращении изделия 30. 1 ил. (Л С

СОК)3 СОНЕ } <.:КИХ

СОПИАЛИС1ИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

66(о дв13Щ! !

Ь и 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

Q0 фь.

Ql

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1211602 (21) 4675598/28 (22) 07.04.89 (46) 15.10.91, Бюл. % 38 (71) Гомельский государственный университет (72) А.Ю,Шевардин, В.И.Кондратенко, В.В.Сытько и Н.И.Алешкевич (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1211602, кл. G 01 В 21/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРмы ИЗдалий (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения контроля изделий из оптически прозрачного материала путем устранения влияния преломленных. и рассеянных на изделии. световых

„„5U„„1684598 А2 потоков на измерения и повышение точности контроля за счет устранения влияния дифрагированных на краях изделия лучей.

Использование фильтров 9 и 10 высоких пространственных частот уменьшает влияние дифракции на результаты измерений.

Свет от осветителя 1 светоделительным элементом 4 разделяется на два потока и направляется через системы 2 и 3 на края изделия 30. Высокие пространственные частоты задерживаются фильтрами 9 и 10, обеспечивая четкие теневые изображения краев изделия 30 на диафрагмах 11 и 12.

Световые потоки суммируются зеркалами

13 и 14 и светособирающим элементом 15, регистрируются фотоприемником 16, затем сигналы подвергаются автоматической обработке. Степень отклонения формы изделия 30 определяют по изменению уровня фоновой засветки диафрагм 11 и 12 при вращении изделия 30. 1 ил.

1 684 " 98

10

30

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля формы и диаметра иэделий округлой формы, изготовленных иэ оптически прозрачных и непрозрачных материалов.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения контроля также и иэделий из оптически прозрачного материала путем устранения влияния преломленных и рассеянных на изделии световых потоков на измерения, и повышение точности контроля эа счет устранения влияния дифрагированных на краях изделия лучей, На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, Устройство содержит осветитель 1, две оптические измерительные системы 2 и 3, светоделительный элемент 4, установленный на входе систем 2 и 3, каждая из которых состоит из установленных последовательно по ходу светового луча поворотного зеркала 5(6), конденсора 7(8), фильтра 9(10) высоких пространственных частот (ФВПЧ), щелевой диафрагмы 11(12) и второго поворотного зеркала 13(14), светособирающий элемент 15, установленный на выходе систем 2 и 3, фотоприемник 16, усилитель 17, вход которого подключен к выходу фотоприемника 16, усилитель 18 низкой частоты, соединенный с выходом усилителя

17, датчик 19 размера изделий, выход которого подключен к соединенным последовательно второму усилителю 20, выпрямителю

21, делителю 22, индикатору 23 деформации, индикатору 24 сортности изделий, сумматор 25, задатчик 26 уровня светового потока, регулятор 27 уровня светового потока, подключенный к выходу сумматора 25, блок 28 питания, выход которого подключен к входам осветителя 1, усилителей 17, 18 и

20, индикатора 24 сортности, задатчика 26 уровня светового потока и регулятора 27 уровня светового потока. При измерении блок 29 вращения изделий поворачивает установленное на нем изделие 30, Выход усилителя 17 подключен к входу сумматора 25, к второму входу которого подключен задатчик 26 уровня светового потока.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от осветителя 1 попадает на входной светоделительный элемент 4 и через него на две оптические измерительные системы 2 и 3. В этих системах световой поток, попадая на поворотные зеркала 5 и

6, отклоняется на угол 90о, Потоки направлены параллельно друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения контролируемого изделия 30. Далее полученные световые по1оки, пройдя конденсоры 7 и 8, попадают на края контролируемого изделия 30, на которых часть излучения, перекрытая краями изделия 30, претерпевает преломление и рассеяние, образуя спектр пространственных частот высоких порядков. Кроме того, при проведении контроля изделий, изготовленных как иэ оптически прозрачных, так и непрозрачных материалов, световые потоки на краях контролируемого изделия 30 дифрагируют, что также приводит к образованию спектра высоких пространственных частот. Пройдя контролируемое иэделие 30, световые потоки, содержащие спектр высоких пространственных частот, направляются на входы ФПВЧ 10 и

9, на выходах которых излучение содержит только пространственные частоты низких порядков, т,е. на выходах ФВПЧ 9 и 10 получаются четкие теневые изображения краев контролируемого изделия 30 независимо от оптических свойств материала, из которых изделие изготовлено.

Далее теневые изображения края иэделия 30 через щелевые диафрагмы 11 и 12, расположенные на одном заданном по высоте изделия уровне, симметрично относительно центра блока 29 вращения изделия при помощи поворотных зеркал 13 и 14 проектируются на светособирающий элемент

15, а с его выхода — на фотоприемник 16, представляющий собой фотоэлектронный умножител ь.

Оптические системы 2 и 3 с помощью регулятора 27 уровня светового потока могут перемещаться в горизонтальной плоскости параллельно друг другу и си метрично относительно оси вращения блока 29. При этом вся оптическая часть устройства автоматически юстируется так, чтобы теневые изображения края контролируемого изделия 30 перекрывали половину площади каждой из идентичных щелевых диафрагм 11 и

12, расположенных в одной плоскости и на одном уровне, что достигается симметричным расположением и перемещением в разные стороны и навстречу друг другу регулятором 27 уровня светового потока систем2и3.

В результате одинаковой и равной фоновой засветки обеих диафрагм 11 и 12 в фотоприемник 16 подается суммарный световой поток, уровень которого определяется уровнем фоновой засветки диафрагм 11 и 12.

Таким образом, сигнал, снимаемый с фотоприемника 16, зависит от уровня фоновой засветки, т.е, расположения оптических осей систем 2 и 3.

1684598

Да1чик 19 размера изделий определяет расстояние между оптическими осями систем 2 и 3, являющимися касательными к поверхности изделия 30, по заданному уровню светового потока, поступающего на вход фотоприемника 16. При полностью закрытых диафрагмах 11 и 12 (затененных иэделием) уровень сигнала с выхода фотоприемника 16 после усилителя 17 ниже сигнала с выхода эадатчика 26, в результате чего с выхода сумматора 25 на вход регулятора 27 выдается отрицательный сигнал, что приводит к увеличению расстояния между оптическими осями систем 2 и 3 до полного согласования выходных сигналов усилителя

17 и задэтчика 26 и получения на выходе сумматора 25 нулевого сигнала. При открытых диафрагмах уровень светового потока выше заданного, сигнал на выходе усилителя 17 больше сигнала эадатчика 26, в результате чего с выхода сумматора 25 на вход регулятора 27 подается положительный сигнал, что приводит к уменьшению расстояния между оптическими осями систем 2 и 3 до получения заданного уровня светового потока.

Контролируемое изделие 30, находящееся между двумя световыми потоками, в процессе измерения вращается на блоке 29 с определенной и постоянной частотой. В случае отсутствия изменения формы изделия 30 фоновая засветка каждой щелевой диафрагмы 11 и 12 постоянна, суммарный поток, подаваемый на фотоприемник 16, и выходной сигнал фотоприемника 16 не изменяются. При несоосной установке изделия возможна неравномерная фоновая засветка диафрагм 11 и 12, которая чередуется и в силу использования двух световых потоков, суммируемых на выходе оптиче-. . ских систем 2 и 3 элементом 15, обеспечивает стабильность уровня входного сигнала фотоприемника 16.

Контролируемое иэделие 30 в процессе вращения блока 29 в связи с изменением его линейного размера на измерительном уровне обеспечивает изменение уровня фоновой засветки диафрагм 11 и 12, что, в свою очередь, приводит к колебаниям уровня суммарного светового потока с частотой, равной частоте суммарного вращения блока

29. Амплитуда колебаний светового потока пропорциональная разности максимального и минимального диаметров изделия 30, а ошибка измерения обратно пропорциональна квадрату расстояния осветителя 1 и фотоприемника 16.

Формируемый в фотоприемнике 16 сигнал поступает на вход усилителя 17, с выхода которого снимается интегральный сигнал, пропорциональный уровню фоновой засветки обеих.диафрагм 11 и 12, и переменный сигнал. пропорциональный изменению диаметра иэделия 30 в процессе его вращения с постоянной частотой на блоке 29, Постоянный интегральный сигнал с выхода усилителя 17 поступает на вход сумматора 25, к другому входу которого подключен ээдэтчик 26, э переменный сигнал усилителя 17 через дополнительный усилитель 18 низкой частоты поступает на вход датчика 19 (реостата), определяющего расстояние между оптическими осями систем 2 и 3. Выходной сигнал сумматора 25 поступает на вход регулятора 27 уровня светового потока, осуществляющего в зависимости от размера контролируемого изделия путем параллельного перемещения систем

2 и 3 установку заданного суммарного светового потока на фотоприемник 16 путем изменения фоновой засветки диафрагм 11 и

12 краем контролируемого изделия.

Таким образом, фоновая засветка диафрагм 11 и 12 остается постоянной независимо от геометрических размеров изделия, а уровень колебания светового потока пропорционален разности максимального и минимального диаметров изделий 30, Переменный сигнал с выхода реостата

19, являющегося делителем напряжения, через усилитель 20 поступает на вход выпрямителя 21, подключенного своим выходом через делитель 22 напряжения к индикатору 23 деформации и индикатору 24 сортности изделий, снабженному устройством выдачи управляющего сигнала íà сортирующий манипулятор, Переменный электрический сигнал, пропорциональный деформации изделия, поступает на выпрямитель, выходной сигнал которого, поступая в индикатор 24 сортности, распределяется на четыре дискретных сигнала, каждый иэ которых соответствует onределенному заданному уровню. Входной сигнал индикатора 23 и 24 пропорционален разности максимального и минимального диаметров изделия 30 и обратно пропорционален среднему диаметру контролируемого изделия 30. В индикаторе 24 сортности иэделия входной сигнал разделяется по уровням, характеризующим сортности изделия, и в виде дискретных сигналов подается на выход устройства.

Формула изобретения

Устройство для контроля формы изделий по авт. св. KL 1211602, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области использования путем обеспечения контро1684598

Составитель Е,Глазкова

Редактор А.Лежнина Техред М.Моргентал Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 3498 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ля также и изделий из оптически прозрачного материала и повышения точности, оно снабжено фильтром высоких пространственных частот, установленным по ходу лучей в оптических измерительных системах перед щелевыми диафрагмами.