Устройство для контроля формы поверхности

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля формы поверхности крупногабаритных изделий. Цель изобретения - повышение точности и прз контроля при обеспечении его автоматизации. Посредством привода углового перемещения устанавливают ось рычага, расположенную под прямым углом к оси стойки, в заданное положение, которое регистрирует датчик, а со свободным концом полого телескопического рычага скреплен щуп, предназначенный для обеспечения контакта с контролируемым объектом. Пучок когерентного излучения от излучателя делится светоделителем на две ветви, одна из которых проходит путь опорного плеча интерферометра до неподвижного опорного отражателя и обратно, а вторая, отразившись от зеркала, проходит через оптический шарнир, образованный двумя состыкованными пентапризмами, на измерительный отражатель интерферометра через фокусирующий элемент. Отраженный сигнал возвращается на светоделитель, где интерферирует с опорным сигналом. Отклонение формы поверхности от номинального значения отображается на дисплее, регистрируется печатающим устройством. С помощью привода углового перемещения переводят полый телескопический рычаг на следующее заданное программой сечение объекта и повторяют весь цикл операций измерения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля формы поверхности рефлекторов антенн космической связи и телевидения. Известно устройство, содержащее лазер, светоделитель, плоский отражатель, установленный в опорной ветви, вогнутый сферический отражатель, установленный в рабочей ветви, и блок фоторегистрации. Данное устройство не позволяет контролировать поверхности сложной формы. Наиболее близким по назначению и технической сущности к предложенному техническому решению является устройство, которое содержит опорную полую стойку, установленную с возможностью ее вращения вокруг продольной оси, привод вращения, оптический измеритель перемещений и блок регистрации. Известное устройство не позволяет получить необходимую точность измерения формы рефлектора антенны, обладает низкой производительностью и не может обеспечить автоматизацию процесса контроля. Цель изобретения повышение точности и производительности контроля при обеспечении его автоматизации. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено полым телескопическим рычагом, установленным так, что ось его углового перемещения расположена под прямым углом к оси опорной полой стойки, и щупом, скрепленным со свободным концом полого телескопического рычага и предназначенным для обеспечения контакта с контролируемым объектом, оптический измеритель перемещений выполнен в виде лазерного интерферометра, у которого измерительный отражатель связан со щупом. Дополнительно устройство снабжено оптическим шарниром, выполненным в виде двух обращенных друг к другу катетными гранями пентапризм, одна из которых жестко скреплена с полым телескопическим рычагом и расположена на продольной оси вращения опорной полой стойки, вторая жестко скреплена с опорной полой стойкой, на которой закреплены источник когерентного излучения, светоделитель и опорный отражатель лазерного интерферометра так, что его измерительный и опорный отражатели оптически связаны через оптический шар и светоделитель. На фиг.1 изображена кинематическая структурная схема устройства; на фиг. 2 оптическая структурная схема устройства. Устройство (фиг.1) содержит опорную полую стойку 1, установленную с возможностью вращения в обойме подшипника 2 вокруг оси а-а с помощью привода 3 вращения. Угол ϕ поворота опорной полой стойки 1 контролируется датчиком углового перемещения (не показан). Кроме того, опорная полая стойка 1 имеет возможность вертикального перемещения с помощью привода 4 и датчика вертикального перемещения (не показан). На свободном конце опорной полой стойки 1 шарнирно закреплен полый телескопический рычаг 5, ось б-б углового перемещения которого расположена под прямым углом к оси опорной стойки 1 и который выполнен с возможностью углового перемещения на ∠α в вертикальной плоскости с помощью привода 6, величина перемещения которого контролируется датчиком 7. В нижней части опорной полой стойки 1 закреплены компоненты оптического измерителя перемещений лазерного интерферометра 8 с зеркалом 9. Оптическая схема устройства (фиг.2) выполнена в виде источника 10 когерентного излучения, светоделителя 11, неподвижного опорного отражателя 12 интерферометра, зеркала 13, фокусирующих элементов 14 и фотоприемных датчиков 15 для регистрации перемещений Δ подвижного измерительного отражателя 16 интерферометра, который скреплен со щупом 17 и закреплен на свободном конце полого телескопического рычага 5 с возможностью перемещения Δ вдоль его оси в-в. Измерительный отражатель 16 в измерительном плече интерферометра 8 оптически связан с неподвижным опорным отражателем 12 через фокусирующий элемент 18 и оптический шарнир, образованный двумя состыкованными пентапризмами 19 и 20 с обращенными друг к другу катетными гранями, расположенными на оси вращения б-б. При этом одна из пентапризм 20 жестко скреплена с опорной полой стойкой 1, вторая пентапризма 19 жестко скреплена с полым телескопическим рычагом 5 и расположена на продольной оси вращения опорной полой стойки 1. Датчики угловых перемещений ∠α, ∠ϕ и линейных перемещений h, Δ электрически связаны с ЭВМ 21 (фиг.1), которая состыкована с блоком 22 ввода программ управления, дисплеем 23 и печатающим устройством 24. Устройство может быть выполнено конструктивно в двух вариантах: с креплением его к нижней части чаши контролируемого объекта 25 (фиг.1) или с опорой на кромку чаши. Устройство работает следующим образом. На контролируемый объект 25, например рефлектор антенны спутникового телевидения, закрепляют обойму подшипника 2, несущего опорную полую стойку 1 так, чтобы ось рефлектора 25 антенны была совмещена с осью а-а устройства, а ось б-б совмещена с фокусом рефлектора 25 антенны с помощью привода 4 вертикального перемещения с регистрацией этого перемещения h датчиком (не показан). Посредством привода 6 углового перемещения устанавливают ось в-в полого телескопического рычага 5 в заданное программой положение ∠α, которое регистрирует датчик 7. Затем включают лазерный интерферометр 8 линейных перемещений (фиг. 1). При этом пучок когерентного излучения от источника 10 (фиг.2) делится светоделителем 11 на две ветви, одна из которых проходит путь опорного плеча интерферометра до неподвижного опорного отражателя 12 и обратно, а вторая, отразившись от зеркала 9, проходит через оптический шарнир, образованный двумя состыкованными пентапризмами 19 и 20, на подвижный измерительный отражатель 16 интерферометра через фокусирующий элемент 18. Отраженный сигнал возвращается на светоделитель 11, где интерферирует с опорным сигналом. Включают привод 3 углового вращения ∠ϕ и производят измерение отклонений Δ поверхности рефлектора 25 антенны от номинальных значений, задаваемых по программе, вводимой в блок 22. Отклонения формы поверхности рефлектора 25 антенны от номинального значения отображаются на дисплее 23 и регистрируют печатающим устройством 24. Затем с помощью привода 6 углового перемещения переводят полый телескопический рычаг 5 на следующее заданное программой сечение рефлектора 25 антенны и повторяют весь цикл измерительных операций. Выполнение в устройстве измерителя перемещений в виде лазерного интерферометра и снабжение устройства средствами для последовательного проведения интерферометрического контроля формы объекта в его различных сечениях обеспечивает выполнение автоматического контроля формы поверхности крупногабаритных объектов с необходимыми точностью и производительностью.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ, содержащее опорную полую стойку, установленную с возможностью ее вращения вокруг продольной оси, привод вращения, оптический измеритель перемещений и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля при обеспечении его автоматизации, оно снабжено полым телескопическим рычагом, установленным так, что ось его углового перемещения расположена под прямым углом к оси опорной полой стойки, и щупом, скрепленным со свободным концом полого телескопического рычага и предназначенным для обеспечения контакта с контролируемым объектом, оптический измеритель перемещений выполнен в виде лазерного интерферометра, у которого измерительный отражатель связан со щупом. 2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено оптическим шарниром, выполненным в виде двух обращенных друг к другу катетными гранями пентапризм, одна из которых жестко скреплена с полым телескопическим рычагом и расположена на продольной оси вращения опорной полой стойки, вторая жестко скреплена с опорной полой стойкой, на которой закреплены источник когерентного излучения, светоделитель и опорный отражатель лазерного интерферометра так, что его измерительный и опорный отражатели оптически связаны через оптический шарнир и светоделитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2