Устройство компенсации погрешностей обработки на металлорежущих станках

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для компенсации погрешностей обработки деталей на металлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ) в условия/, гибкого автоматического производства (ГАП) Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможносИзобретение относится к прибооостроению для металлор ж/щих станков и может быть использовано в станкостроении для компенсации погрешностей обработки деталей на металлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ) в условиях гибкого автоматизированного производства ЛАП/, Цель изобретения - повышение точности измерений за счет введения источника когерентного излучения, обестей устройства. Устройство содержит аноморфотную оптическую систему, снабменчус источником когерентного излучения , расположенным в передней фокальной плоскости сферической коллимирующей линзы, за которой установлена первая цилиндрическая линза. а Е. ее задней фокальной плоскости - дополнительная опорная полуплоскость, совпадающая с передней фокальной плоскостью второй цилиндрической линзы Вторая цилиндрическая линза установлена в передней схжальной плоскости проецирующего объектива, за которым раслололен (. у. тодрлителъный кубик, за перв ... Нг.ю которого по ходу отраженн,.го путем излучения установлено плоское о т ражлтельное зеркало, а за второй г ранью по ходу прошедшего пучка излучения расположено сферическое вогну ое отражательное зеркало, фокуспорг . . -T,:iHne которого сопряжено условием ,;,.. .(ировки Гаусса с расстиянием до задн. и фокальной плоскости объектива и расстоянием от приеми; . с зарядовой связью 17 ил печивающего формирование дифракционного изображения специальной измерительной щели и расширение функциональных возможностей устройства за счет того, что расширяется диапазон диаметров контролируемых деталей за счет введения опорной полуплоскости, статически расположенной в оптн-с - кой системе, а также за счет .- зования устройства как для ю размеров обр; -ттызаемых дет.- (Л о о :оо со О /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 <1! >

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С CG (л)

,(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4130746/08> (22) 08.10 86 (46) 23.0 ..92. Бюл. 1 3 (71) Киевский политехнический институт им 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) С.Д.Колоне.=ц, А.Ю Кривошлыков, В А.Остафьев, С II.Сахно и Г.С Тымчик (53) 621 94> I. 088 8) (56) 1<цг> 1 ..<1з г 1 1>><1; i-ег< -< ice сг>:11rn1 i.n 3(;-t>rv,iл, — <;I >;-.г.>1я, 1982 Ма<г><>< 1cI 1><.- I <. О><>; > i «:

> o1 3 I, 1, 1 982, 2>э<>-261 (54) УСТРОЙ СТВО КОМПЕНСАЦИИ ПОГPEL

НОСТЕИ ОБPAБОТКИ НА t1FТА.ПЛОРЕЖУ1)1ИХ

СТАНКАХ, 57! Изобретение Относится к приборостроению и может быть использовано для компенсации п .греш <ос"ей обработки деталей íà МсТ-ллорежуших станках с числовым программ><ым управлением (ЧПУ) в условия,. г> бкого автоматиче=—

1 кого производства <, ГАП) Цель изобретения - повь<>ьение точности измереий

И ра ШИрЕНИЕ фуНКцИОНаЛЬНЫх ВОЗМОжНОСИзобретение относи, i ся к прибоиостроению для металлореж<щих станк.>в может быть использовано в станкостроедля компенсации погрешностей обра— ботки деталей на металлорежуцих станKBi: С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРа,лМНЫМ УПРЯаЛЕНИем (ÏÓ) в условиях гибко-п автоматизированного производс- ва,< АП<.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет введения истсника к<>гере ого излучен<я. обесTeli устроиства. Устройств< с< дерн»T а оморфотную;>пт ° >ескую систе>лу, < набнен- ус источником к <герентн >го излучения, расположенным в перед: е, i фокагьной плоск<>сти сферической K<>flлимирующей линзы, за которой установлена г>ервая цилиндрическая линза, а в ее задней ф кал<ной плоскости - допс лн >тельная -порная полуплоскость, совпадающая с перег1ней фокальной Il)1< скостью втор<>й цилин,<>рическ, > линзы

Вт эрая цилиндрическая линза установлеа в передней со кал.-. ной плоскости проецирующегоо объектива, за которым распОлО < < в . T< <<< F >и тель ный кубик, за пе г>в которого по ходу Отра— ж>..нн.„- - утем излучения установлен: плоск . pw .-тельное зеркало, а з, второй г;заныю п< ходу прошедшегc пучK <>З> УЧЕНИЯ РаСПОЛ<>жЕНО СфЕРИЧЕСКОч вогну е <-, ражательное зеркало, фокус,-с -,.:,: — ->.ие которого со< ряж усл-г..e - «, <,.р .вки Гаусса с ра до задн ii фокальнои плоскост.. объектива и расстоянием от прием ° ;. ° с за>рядовом с вяз ью 1 << ил печивающего формирование дифракционного v.зображения специально измерительной щели и расширение функционал ных возможностей устройства за счет того, что расширяется диапазо диаметров контролируемых деталей за счет введения Опорной голуглоскос-.. с.тагически расположенной в c»>T .кой системе, а также за счет г;.—

ЗОВаНИЯ CTP<> <..Te:> KaK ДЛЯ раЗмЕООВ бр "=. ь ааа<>Ых двт:жательное зеркало, фокусное расстояние которого сопряжено условием фокусировки Гаусса с расстоянием между задней фокальной плоскостью известного проекционного объектива и вогнутым сферическим зеркалом, а также расстоянием между вогнутым сферическим зеркалом и известным приемником с зарядовой связью по ходу светового пучка через светоделительный кубик.

На фиг 1 изображена схема оптической системы и ход лучей в саггитальной плоскости; на фиг.2 — схема оптической системы и ход лучей в меридиальной плоскости; на фиг.3 — схема оптической системы фурье-преобразования, его масштабирования и проецирования солинейного изображения измерительной щели на приемник с зарядовой связью; на фиг.4 — фотография солинейного изображения измерительной щели; на фиг.5 — фотография дифракционного изображения измерительной щели; на фиг.6 — фотография видеосигнала

ПЗС-приемника при фотометрировании солинейного изображения измерительной щели; на фиг.7 — фотография видеосигнала ПЗС-приемника при фотометрировании дифракционного изображения измерительной щели; на фиг.8 — функциональная блок-схема соединения ПЗСприемника с системой ЧПУ станка; на фиг.9 — функциональная блок-схема блока формирования видеосигнала ПЗСприемника; на фиг.10 — функциональная блок-схема соединения устройств ЭВ!1;

vа фиг.11 — функциональная блок-схема подключения процессора системы ЧПУ к приводам станка; на фиг.12 = блок-схема алгоритма вычисления ширины измерительной щели; на фиг.1)- блок-схема алгоритма сглаживания видеосигнала

ПЗС-приемника; на фиг.14 — блок-схема алгоритма дифференцирования видеосигнала; на фиг.15 — блок-схема алгоритма поиска экстремальных (арпа-: и riin) точек видеосигнала; на фиг 16 — блоксхема алгоритма формирования массива координат минимумов видеосигнала; на фиг ° 17 — блок-схема алгоритма вычисления среднего периода ТИ

Устройство компенсации погрешностей обработки на металлорежущих станках содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси источник когерентного излучения — лазер установленный в передней Сок, -ьной плоскости коллимирующей сфер ческ;"

40 о

50 с5 з

1706836 и состояния (и- носа) режущей кромки инструмента и ее положения в системе координат станка.

Расположение известного источника когерентного излучения в передней фокальной плоскости известной первой сферической линзы, за которой расположена первая цилиндрическая линза позволило получить на передней грани контролируемого режущего инструмента сфокусированный световой пучок в виде вытянутого эллипса, в котором концентрически расположено два соосно распространяющихся пучка. Первый пучок распространяется вокруг оптио ческой оси в угловом конусе 10х42 и является когерентным излучением источника, за пределами этого конуса распространяется спонтанное излучение в угловом конусе 90 Такое распопожение элементов позволило получить освещение измерительной щели, образованной вершиной режущего клина инструмента и дополнительно введенной 25 опорной полуплоскостью и когерен-,íîé составляющими пучка излучения лазера, и реализовать в единой оптической аноморфотной системе проекционный и дифракционный способы измерений.

Анаморфотная оптическая система получена путем расположения второй цилиндрической линзы в передней фокальной плоскости известного проекционного объектива (линзы), за которым также расположен дополнительно введенный

-ветоделительный кубик для разделения пучка излучения в двух ортогональных направлениях На пути распростране ния и рвого пучка за первой гранью светоделительного кубика расположено допол .:тельно введенное плоское отражатель зеркало ортогонально оси падающег него пучка для его проецирования

Гратном ходе лучей ерез светоде;тельный кубик на известный приемник зарядовой связью. Гричем расстояние, т измерительной щели по ходу светово пучка до известного проекционного объектива сопряжено условием фокусировки Гаусса с расстоянием от последнего по ходу светового пучка через светоделительный кубик и плоское отражательное зеркало до известного при емника с зарядовой связью. Кроме того, на пути распространения второго светового пучка за светоделительным кубиком расположено дополнительно зведенное сф» р ч ское вогнутое отра1706836 линзы 2, за которой расположена первая цилиндрическая линза 3. В задней фокальной плоскости линзы 3 установлена опорная полуплоскость 4, с которой образует оптически прозрачную щель контролируемый резец (деталь) 5, причем щель ориентирована вдоль большей оси эллипса сфокусированного пучка и совпадает с передней фокальной плоскостью второй цилиндрической линзы 6, расположенной в передней фокальной плоскости прое10 цирующего объектива (линзы) 7. Линза 7 предназначена для формирования

15 солинейного изображения измерительной щели на однокоординатом приемнике 8 с зарядовой связью (ПЗС-приемник),который расположен эа линзой 7 на расстОянии сОпряженнОм услОВием фОкуси 20 ровки Гаусса с ее фокусным расстоянием и расстоянием от линзы 7 до измерительной щели. Для уменьшения габаритных размеров оптической системы за проекционной линзой расположен светоделительный кубик 9, обеспечивающий разделение падающего на него

25 светового потока в двух взаимно ортосировки Гаусса с его фокусным расстоянием и расстоянием от зеркала 12 по ходу светового пучка через светоделительный кубик 9 до приемника 8 с зарядовой связью.

Выход приемника 8 с зарядовой связью подключен к блоку 13 формирования видеосигнала, соединенного, в гональных направлениях. На пути распространения первого светового пучка расположено плоское отражательное зеркало 10 для формирования совместно с линзой 7 солинейного изображения измерительной щели на фоточувствительном слое приемника 8 с зарядо35 вой связью. При этом расстояние от линзы 7 до приемника Б по ходу светового пучка через светоделительный кубик 9 и отражения от зеркала 10 удовлетворяет оговоренному условию фокусировку Гаусса. На пути распространения второго светового пучка 11 за счетоделительным кубиком 9 расположено сферическое вогнутое отражательное зеркало 12 для проецирования дифракционного изображения измерительной щели на фоточувствительный слой приемника 8 с зарядовой связью. При этом расстояние от задней фокальной плоскости проецирующей линзы 7 до зеркала 12 сопряжено условием фокусвою очередь, с процессором ЭВМ 14.

Блок 13 формирования видеосигнала содержит генератор 15 тактовой частоты развертки видеосигнала во времени. Выход генератора 15 тактовой частоты соединен с входом коммутатора 16, который предназначен для формирования прямоугольных импульсов запуска/сброса формирователя 17 фаэных напряжений, вход которого соединен с выходом коммутатора 16. Первый, второй и третий выходы формирователя 17 фазных напряжений соответственно соединены с первым, вторым и третьим фазными входами приемника 8 с зарядовой связью, Кроме того, первый выход формирователя 17 фазных напряжений подключен также и к входу формирователя 18 опорных напряжений, четыре выхода которого соединены соответственно с четырьмя входами (входы питания, затвора, подложки и корпуса) приемника 8 с зарядовой связью, сигнальный выход которого соединен с пятым выходом формирователя 18 опорных напряжении и входом операционного усилителя (повторителя) 19 для повышения мощности видеосигнала. Выход повторителя 19 подключен к первому входу блока 20 фильтратов, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 17 фазных напряжений. Выход блока 20 фильтров подключен через усилитель 21 напряжения к сигнальному (аналоговому) входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 22, цифровые выходы которого соединены через интерфейсное устройство 23 с общей шиной ЭВМ 14. Вход запуска АЦ(1 22 соединен с выходным регистром интерфейсного устройства 23.

Начальный сигнал общей шиной ЭВМ 14 соединен через счетный триггер 24 с управляющим входом формирователя 17 фазных напряжений, который подключен к входу Требования прерывания" интерфейсного устройства 23 К общей шине ЭВМ 14 подключен процессор 25, оперативное запоминающее устройство 26, фотосчитыватель 27 через интерфейсное устройство 28, алфавитноцифровой дисплей 29 через интерфейсное устроиство 30. Кроме того, выход устройства 23 через формирователь 31 фазных напряжений и усилители тока 32 подключен к шаговым двигателям

33 суппорта 34.

170683

Работа устройства компе11сации погрешностей обработки на ме1аллорежущих станках заключается в следующем.

Выходной пучок излучения лазера 1 коллимируется линзой 2 и распространяется после нее в виде параллельного пучка, содержащего когерентное излучение в центральной области вокруг ос.и пучка, генерируемое резонатором лазера, и некогерентное спонтанное (люминесцентное) излучение в периферийной области пучка вокруг когерентной составляющей, генерируемое активным элементом лазера 1. За линзой 2 расположена первая I,«JI«ндрическая линза 3, которая предназначена для фокусировки падающего . а нее пучка излучения лишь в одном направлении. Поэтому в задней фокальной плоскости линзы 3 сфокусированный пучок имеет форму эллипса, большая ось которого совпадает с направлеH«ем фо1 усировки пучка цилиндрической линзой 3. Сфокусированный линзс;й 3 пучок 25 освещает измерительную щель, образованную дополн«1ельной опорной полуплоскостью 4 и вершиной Режуц. го клина инструмента g, причем бо);ьшая ocü эллипса освещающего пучка совпадает с направлением радлальной подачи инструмента 5, à опорная полуплоскость 4 установлена статическ« а обнес.ти когерентной составляющеи освещающего ее пучка излуче «ия. Таким обо .зом до35 стигается осаецеH«c изме р1.тель1 ои щ:— ли узким, но длинмым пят«:л, тового пучка излучения. Проецируюц и линзой 7, светоделительным куоиксм и плоским отражательным зеркалом 10 формируется солинейное изображение измерительной щели на ПЗС-приемнике 8.

Одновременно проецирующе1 л,«3011 7, светоделительным кубиком 9 11 вогнутым отражательным зеркалом 1 ф1,рми- 4 руется дифракцион«ое изображение измерите IbHQ« цели на пзс-приемнике 8.

При формировании солинейног «вобрав жения измерительной щели на ПЗС-пр«емнике 8 осаеценная грань статичес50 ки установленной опорной погуплоскос— ти 4 проецируется на нескол1 ° o первых фотоэлементов чувстаит ль«ого слоя приемника 8, а вершина и даижного режуцего инструмента 5 — Ha остальлую часть чувствительно1о слоя.

Далее, при формировании дифракционногo изображения цели на ПЗС-приемнике 8, оптическая система отюс 1ирована .

6 а путем углового перекоса зеркала 12 так, что на чувствительный слой ПЗСприемника 8 не попадает нулевой дифракционный максимум, т.е. он смещен за пределы чувствительного слоя. Таким образом, на ПЗС-приемник 8 одновременно проецируется анаморфотной оптической системой два оптических изображения измерительной щели — солинейное изображение и дальняя область дифракционного изображения, IIJOтографии которых приведены на фиг.4 и 5 соответственно. Для уменьшения угловой расход«мости светового пучка в этих изображениях,а также повышения их яркости (освещенности), между измер«тельной щелью и проецирующей линзой 7 расположена вторая цилиндрическая линза 6, причем ли <за 6 расположена в передней фокальной плоскости линзы 7, а передняя фокальная плосKocl ь линзы 6 совмещена с плоскостью расположения измеригег ьнои щели, т.е. плоскостью Расположения передней (верхней) грани режуцего инструмента.

Дифракциончое изображение измерительной щели представ.1 яет собой эквидис— тантно ро-спол женные чередуюциеся максимумы и минимумы светового пс. то ка, проявляющиеся в РегулярноЙ осциляции ин генсивнюсти с в тоаого потока в дифракционном изображе1«ии. Период осциляции видеосигнала обратно пропорционале ширине измерительнои цел «и может быть аппаратур1. за,::BL истрироаан п . видеос«1 налу ПЗ -приемника (фи1 . 7) для щелеи ширинои 1«е 5олее 600-800 мкм, освещенных лишь когерентнои составляю1цей падаюцес .>

I а ЦЕЛЬ CBÅòOBOÃО ПОтОКа. СОЛ«НЕйнОЕ изображение измерительной цели представляет собои ее теневую геол1етри— ческую проекцию, освещенную лишь 6 пределах 1«p«I. ы цели и визуально наблюдаемую как яркую саетовую линию фотол1етрируемую ПЗС-приемникол 8, выходной видеосигнал которого (фиг.6) повторяет па амплитуде распределение светового потока в соли1«ейном изооражечии измерительнои це ли.

Выходной видеоси нал 11ЗС-приемника 8 формируется блоком 13 и представляет собой периодически чередующиеся через равнь|е тактовые интервалы импульсы огибающей, совпадаюцей1 по форме с пространссвенным распределением интенс«вност; светового по1706836

20

30

40

50 тока в изображении на светочувствительном слое ПЗГ -приемнике 8. Для формирования видеосигнала в блоке 13 имеется генератор 15 тактовой частоты, формирующий на выходе периодически повторяющиеся прямоугольные импульсы напряжения, поступающие нг вход коммутатора 16. Коимута ор 16 имеет I.teeòü параллельных выходов, подключен 1ых ко входам формирователя 17 фазных напряжений, по каждому из которых коммутатором !б последовательно распределяются входные импульсы. формироьателем 17 формируются фазные напряжения в виде прямоугольных импульсое, поступающих из первого, второго и третьего его еыкодоь на соответствующие три фазные входа приемника 8 с зарядовой caÿçüt!s

Длительность лмпульсов каждо о из фазных напряжений равна врел1енному интервалу между передними фронтами двух импульсов, поступающих из соответствующего ьыхода коммутатора 16.

Таким образом, формируется бегущая во времени волна электрического напряжения по светочувствительному слою приемника 8, которая GcóùåстBпяет перенос накопившегося заряда rior действием падающего на приемник 8 светового потока ° Заряд поступает на выходной регистр приемника 8.

Для повышения квантовой эффективности выхода электронов лз светочувствительного слоя приемника 8 к его г.одложке и затвору выходного регистра прикладываются соответствующие электрические напряжения, формируемые формирователем 18 опорных напряжений. Выходной видеосигнал приемника 8 поступает через опера ционный усилитель 19 (для повышения нагрузочной способности) на вход блока 20 фильтров. В блоке 20 фильтров осуществляется высокочастотная фильтрация видеосигнала из импульсной формы в сглаженную огибающую, которая повторяет по форме распределение интенсивности светового поля йа светочувствительном слое приемника 8. Далее выходной видеосиг нал блока 20 фильтров усиливается по напряжению усилителем 21 для повышения амплитуДГЫ ВИДЕОСИгнапа, а таКжЕ ПРИВЕДЕНИЯ его в диапазон входных напряжений аналогового входа АЦП 22. Запуск

АЦП 22 осуществляется програмл1но процессором 29 ЭВИ 111 через выходной регистр ичтерф ис-: г, -...:1 . ° -. 2.

Обиена даннымл . C цифр эе-, », Бь ход(ta

АЦП 2? поступает Д зоич-i-. ° цн,, г:=,.и

Ко4 е" ОднОГО еидеоси Г-1 .: io н Bat дные реглсTpbl ин герфейсногc y т ис гаа 23, которого считывается i:Iit г раммно лр эцессоро» 25 и запи,. I.i: . т я 3 елде

:лассиьа ч.1сел е оператие <, .-апсминаюцее ycTpuv c Tao ?6. Далее ссущ»с гвляется цифровая Обрабс к,1 ьидеоигна па (т.е. запись - ног ., л1ассиее

ЧИСB.I ЗНБЧЕНИЯ КОТОРЫХ,|р 1П .р иоаЛЬНЫ аМПЛИтуда Л Со т=- i С <,. щлХ тсчетоа елдеосигнала) a I to; a 1.1«ot. рЕжИМЕ ПО аЛГОПИтМу, Пр1 Б .Д, Му На фИГ 12. СущНОС Г Ь Обработки t3,,äeoo 1Гнала пг такому алгоритму сео ится выполнению ряда процедур, предста еле ных в аиде отдельнь х алг р.1тл1 в на последующих ф .г.13-17. <, пepao;1 этапе обработки аеедел -1ог О еи ессигнала осуществляетс: его глажие,ние для подавления случаи- ык флуктуа ций, выз ванных загряз нениел деталь

ОПтИЧЕСКОй СИСтЕмЫ, а таьжЕ Г аВШ.й ст р) жкОЙ От Обраба ты Бa eм ь1 дат,1ли Б поле зрения Опти 1ескол с.,cтемы (л1. алгоритм на фиг . 1

АлГОритм сглажи Е..1 ния Бидеoc 1t нала предста ьленчый На фиГ.! 3, .:.клю a(Г ся в том, что значен. я т 4i тос B.i.",ecслгнала, co!Biapòcòaó,î.„ti1 зг1ементал1 (T массива 1 у.1. жа 1Т sI на сбстВЕТС тЕУЮЩ.1= В; СОВЫ КОЭ фЛЦ.льнтЫ

Н (s ) И СУмии ОУЮ ГСЯ . РЕЗУЛьт -» СУммироаания записыь;:ь ся е ячейку

А (T 1t, после чег, инд.-, . уе-личлвается на единйцу, процесс -.Оеторяет— ся до достижения кон.,а м„-:. Б1 s1. В результате сглажи Бсw „ ;; ., .. -, ОоОтьЕтСтвуЮщИХ ЗН""ан Н 1; гд«. ГО массива, записываются .1н чения сГла женного елдеосигHBSIB, т .. с;-. pтки

ИСХОДНОГО БИДЕ ОС И Г Чая 3 . Инi . .ГЛ (НО11 хара ктерист 1-« : ц; ф„-ое.) фл.,; т р-, г;редс а Бгсннсй t ас:.1 Bol- I -. o.1ы .

АлГopt I Гм Диффе е«ци p . B« !! II ф1 Г . 1, необходим дг я еьде пения — ., дне

ЗаДНЕГО фРОНтое ВИД С СИГ ;;.-,а, Сос-,— ьетстеующего I!poets öè Îííîìó сог и t", Io му из Ображению Ii,eли . Он зак.,ючз т ся е еь,числении разнос т i T+? -- !1 — г, элементов ла 1с и,. сгг„ . 3го гидеосигнала, при |.м разу,ьi:tг B«tlt ñü вьется е 1 ю -I., а I t t .. t!(1 /ве

I личи БаЕТСЯ на о,:,t, t, li(. (ЛЕ tc Г-О П Р:

L1ecс п родо.ГItt,ас..т $- д до 1 ижi »I ца массива.

11

17068

Алгоритм поиска экстремумов (максимума и минимума) видеосиганала (фиг.15) заключается в последовательной проверке всех значений дифференцированного массива А на максимум и

5 минимум ° Начальные значения максимума и минимума устанавливаются равными нулю и заменяются на вновь определенные значения максимумов и минимумов по мере их обнаружения. При этом запоминаются такие положения максимумов и минимумов, в результате чего после просмотра массива определяются значения и положения наибольших по аб-1 солютной величине максим„ма и минимума, соответствующих границам исходного солинейного изображения щели.

Ширина щели вычисляется как разность этих положений (фиг ° 12), умноженная на масштабирующий коэффициент, равный отношению размера фотоэлемента к коэффициенту увеличения оптической системы в проекционном канале. Если полученная ширина меньше, чем предельно допустимая программно заданная, то производится повторный пересчет ширины щели по дифракционному изображе ию. Он включает в себя сглаживанле вновь введенного видеосигнала, причем участок, соответствующий проекционному изображению,не обрабатывается, а импульсная характеристика обеспечивает фильтрацию лишь высокочастотной составляющей сигнала. После этого производится формирование массива координат минимумов (фиг. 16) .

Алгоритм формирования массива KG ординат минимумов заключается в после-4р довательной проверке массивз значений ь,.„еосигнала на выполнение условия минимума; при обнаружении минимума его координата (т.е. индекс ми м:льного элемента) записывается 4 в массив М значений координат, после чего вычисляются значения расстояний между двумя соседними минимумами, которые ра вны разности значений двух соседних элементов массива M. Разности К-го и К+1-го значений массива М записывается в К-е элементы массива периодов Т, который предназначен для определения среднего периода осцилляций видеосигнала, соответ55 ствующего дифракционному изображению щели. Алгоритм определения среднего периода представлен на фиг.17 и заключается в вычислении суммы всех

36

12 значений массива Т периодов и делении ее на количество элементов °

Далее определяется ширина измерительнои щели как отношение произведения длины волны 1 излучения лазера на эквивалентное расстояние 1 от щели до ПЗС-приемника к среднему периоду Т9 осцилляций амплитуды видеосигнала.

Для определения величины размерного износа резца 5 его перемещают суппортом 34 в исходную нулевую позицию, т.е. образуют измерительную щель шириной а, величина которой измеряется и запоминается в ЭВМ Выполняют обработку детали на требуемый размер путем задания траектории движения инструмента 5 относительно заготовки детали и возвращает суппорт 34 в исходную нулевую позицию.

Измеряют ширину а образованной иэмерительной щели, определяют размерный износ h = а — à1 инструмента 5 и корректируют траекторию его движения в радиальном направлении на величину износа h, что обеспечивает компенсацию размерного износа h инструмента и требуемый диаметр детали.

Для контроля непосредственно диаметра обрабатываемой детали оптическую систему устройства, содержащую детали 1-12 в одном корпусе, устанавливают в суппорте 34 станка и перемецают вдоль детали.

Измерительная цель в этом случае образуется профилем поверхности обрабатываемой детали и опорной полуплоскостью 4. При перемещении оптической системы устройства вдоль поверхности детали, отклонения ширины а цели пропорциональны линеиным откло нениям диаметра детали.

Траектория движения инструмента 5 относительно детали формируется процессором 25 в виде последовательности прямоугольных импульсов, поступаюцих по общей шине ЭВМ 14 через интерфейсное устройство 23 на входы формирователя 31 фазных напряжений. Количество импульсов прямо пропорционально величине перемещения суппорта 34, а частота следования импульсов прямо пропорциональна скорости перемецений суппорта 34. Направление перемецений суппорта 34 определяется номером начала (выхода) устройства 23, с которого поступают импульсы на вход формирователя 31. Выходы формировате170683 ля 31 подключены через усилители 32 тока к входам шаговых двигателей 33, соединенных через механическое зацепление с суппортом 34.

5 формула изобретения

Устройство компенсации погрешностей обработки на металлорежущих станках, содержащее последовательно соединенные фотоэлектрический преобразователь, включающий источник излучения и проецирующий объектив, в плоскости фокусировки которого установлено фотоприемное устройство, включающее однокоординатный приемник с зарядо- вой связью, подключенный через блок формирования видеосигнала к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен через интерфейсное устройство с процессором системы числового программного управления станка, причем объектив расположен между измеряемой деталью и приемником с зарядовой связью, а фокусное 25 расстояние объектива сопряжено условием фокусировки Гаусса с расстоянием от объектива до детали и расстоянием от объектива до приемника с за рядовой связью, о т л и ч а ю щ е е с я gp тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей устройства, оптическая система выполнена анаморфотной и снабжена источником когерентного излучения, расположенным в передней фокаль6

14 ной плоскости сферической коллимирующей линзы, за которой установлена первая цилиндрическая линза, в задней фокальной плоскости которой расположена дополнительная опорная полуплоскость для образования с поверхностью исследуемого образца оптически прозрачной щели, совпадающая с передней фокальной плоскостью второй цилиндрической линзы, установленной в передней фокальной плоскости проецирующего объектива, между объективом и приемником с зарядовой связью установлен светоделительный кубик, эа первой гранью которого по ходу отраженного пучка излучения расположено плоское отражательное зеркало, а за второй гранью по ходу прошедшего пучка излучения расположено сферическое вогнутое отражательное зеркало, фокусное расстояние которого сопряжено условием фокусировки Гаусса с расстоянием до задней фокальной плоскости проецирующего объектива и расстоянием от приемника с зарядовой связью, причем расстояние от проецирующего обектива по ходу светового пучка через первую грань светоделительного кубика и плоского отражательного зеркала до приемника с зарядовой связью равно расстоянию от объектива по ходу светового пучка через вторую грань светоделительного кубика и сферическое зеркало до приемника с зарядовой связью. Ъ - i

4 *

Ф

,У

1706836

17ю68З6

Фиг. II иг 72

1706836

A0ffPg

Фиг. ТЗ

1706836 йп. J7 и г. 1б

Составитель A.ÑåìåíoBà

Тех. д Jl,О„„щ„ь„-.Корректоо, .., к

"i,, ктор С. Патрушева

Закаа 230

i1 Г .. и i кои(яи! 1Т П» i с!!T T ..+:" . р > у i..,аГ i ича,; 1

Тираж Подписное

:i: л ко: filTe т.; ио и 3 60. те в ням If .!Ãкрь!тияи 1! ри . "1 . .< L,l

1 >АЗ >, . с v.u.i, "-3), Раушск я наП.,;т, / з