Измеритель радиуса сферических поверхностей

 

Изобретение относится к средствам измерений линейно-угловых величин, в частности выпуклых и вогнутых сферических поверхностей по части сферы, и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретения - повышение точности. Луч лазерного интерферометра 1 по одномодовому световоду 4 направляется на уголковый отражатель 11 и далее на уголковый отражатель 12. Отразившись от него, луч совершает еще один проход между уголковыми отражателями, отражаясь от разных точек зеркальных поверхностей. На последнем проходе, минуя уголковый отражатель 12, луч попадает в точку интерференции, образованную на пересечении двух лучей. Затем через выходной объектив 6 по световоду 5 лазерный луч направляется на фотоприемник блока обработки, где происходит измерение за счет перемещения измерительного штока 13 и уголкового отражателя 11 относительно калиброванной базы, 1 ил.

„„5LI „„1756755 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 В 11/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ...:.: ::. : ..: : 2 (21) 4804312/28 ..:,:-.,„..::: . -: бретения — повышение точности, Луч лазер(22) 01.02.90 :: - .:::-::.- .:-:, .:: ного интерферометра 1 по одномодовому (46) 23.08.92. Бюл. М 31 . :: " :.—..:: световоду 4 направляется на уголковый от(71) Центр научно-технической и" социаль- : ражатель 11 и далее на уголковый-отражанойдеятельности при Госкомитете СССР nî, тель 12. Отразившись от него, луч

Вычислительной технике и информатике. -: совершает еще один проход между yi îëêî(72) А.А.Смирнов и Л.А.Карпова ..:: .: .- выми отражателями, отражаясь оТ разных (56) Проспект "Циго" фирмы Ориель ФРГ;":: точек зеркальных поверхностей. На последПроспект "Форм-Талисерф"Фирмы Тей-: нем проходе. минуя уголковый отражатель лор Гобсон, Англия. с.7, .: -:::,;::.:, 12, луч попадает в точку интерференции, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ РАДИУСА СФЕРИЧЕ- -.: . образованную на пересечении двух лучей.

СКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ:- ::: .:- : -:. Затем через выходной обьектив 6 по свето(57) Изобретение относится к средствам из- воду 5 лазерный луч направляется на фотомерений линейно-угловых величин, в част- - приемник блока обработки, где происходит ности выпуклых и вогнутых сферических - измерение за счет перемещения иэмериповерхностей по части сферы, и может быть тельного штока 13 и уголкового отражателя использовано в машиностроении. Цель изо- 11 относительно калиброванной базы. 1 ил.

1756755

Изобретение относится к средствам измерений линейно-угловых величин и может применяться для измерения выпуклых и вогнутых сферических поверхностей по части сферы и может быть использовано в машиностроении, станко-роботостроении, приборостроении.

Известна координатно-измерительная машина BE-200 А, которая имеет жесткую калиброванную базу отсчета, измерительный щуп, трехкоординатный датчик перемещений измерительного щупа и микропроцессор с блоком обработки и отображения информации. Недостатком этой конструкции является ограниченный диапазон проводимых измерений сферических выпуклых и вогнутых поверхностей методом ощупывания и обработки информации по обмеренному сечению. Высокая стоимость советских и импортных координатно-измерительных машин, большая трудоемкость при измерении отдельных параметров контролируемых деталей с обязательной перенастройкой программного обеспечения, не позволяют обеспечивать прецизионный контроль отдельных параметров деталей в цеховых условиям современного производства.

Также известны лазерные сканирующие устройства "Циго", которые представляют собой измерительные бесконтактные приборы, служащие для определения размеров деталей или положения кромок. В систему входят: лазер, вращающееся зеркало, осциллятор, электронные. схемы анализа, индикаторные устройства для вывода данных, собирающая линза, детектор, Недостатком этой системы является"- ограниченный диаметр контролируемых деталей, увеличение погрешности одновременно с возрастанием типоразмеров контролируемых деталей.

Наиболее близким по своей технической сущности является прибор "Форм—

Талисерф", который имеет жесткую калиброванную базу отсчета, измерительный щуп, установленный с возможностью-перемещения, датчик перемещения щупа и микропроцессор с блоком обработки и отображения информации. Недостатком этой конструкции является ограниченный диапазон проводимых измерений сферических выпуклых и вогнутых поверхностей методом ощупывания и обработки полученной информации по обмеренному сечению.

Прибор "Форм — Талисерф" имеет высокую стоймость и может йспольэоваться только в лабораторных условиях в ограниченном диапазоне контролируемых деталей, Кроме того, прибор не может использоваться для трех уголковых отражателей, светоделительного куба и одномодовых волоконнооптических световодов, обеспечивает высокую степень защищенности от влияния

35 окружающей среды измерительной системы т.к. она расположена внутри прочного корпуса. Применение оптического умножителя (неоднократное прохождение измерительного луча между двумя уголковыми

40 отражателями} позволяет значительно повйсить чу:-ствительность прибора, Воэможность измерения радиуса сферических поверхностей по части сферы, полусферы, сферическому сегменту дости45 гается за счет применения измерителя и алгоритма обработки результатов измерений. Программируемый процессор по заданной программе производит обработку результатов иЗмерений с выведением ре50 зультатов на блок обработки и отображения информации.

Использование предложенного техничеСкого решения в качестве измерителя радиуса выпуклых и вогнутых сфери- вских

55 поверхностей обеспечивает повышение точностй проводимых измерений без увеличения погрешности. зависящей от увеличения типоразмера инструмента и контро и и руемой детали, по части поверхности контролируемой детали, 5

30 контроля сферических поверхностей в труднодоступнйх местах корпусных деталей и деталей обрабатываемых на различных автоматизированных центрах за один установ;

Целью изобретения является повышение точности измерений без увелйчения погрешности измерений при возрастании типоразмера контролируемых деталей в сторону увеличения, возможность измерения радиуса сферических поверхностей по части сферы, полусферы, сферическому сегменту и исключение двухсторонней жесткой рабочей зоны инстс мента.

Сущность изобретения и его отличи тельные от прототипа признаки заключают ся в том, что калиброванная база отсчета измерений, выполненная в видетрех неподвижных калиброванных упоров, размещена в нижней части корпуса измерителя вместе с измерительным штоком, расположенным на равном расстоянии от них. что обеспечивает применение односторонней жесткой базы предлагаемого инструмента при проведении прецизионных измерений. Повышение точности измерений беэ увеличения погрешности проводимых измерений достигается за счет применения в измерителе интерференционного метода измерений.

Оптическая схема прибора, выполненная иэ

1756755

Заявленное техническое решение"по скую длину пути лазерного луча, Результат сравнению с прототипом позволяет прово- . измерения будет характеризовать отрезок дить измерение сферических поверхностей АВ, который реализуется программируепо части сферы с повышенной точностью. мым процессором для получения действибеэ увеличенйя погрешности измерений, 5 тельного - результата измерения. .-.На чертеже представлен измеритель; Направляющая оправка 16 с компенсационразрез. . ными пружинамй 17 позволяет производить .. Измеритель радиуса вйпуклйх и вогну-:, регулировку усилия контакта измерителя с тых сферических поверхностей включает ла-,": контролируеМой деталью. Для увеличения зерний интерферометр 1, соединенный с 10 чувствительности и точности работы иэмепрограммируемым процессором 2, блоком рителя лазерный луч между уголковыми отобработки и отображения информаций 3, . ражателями 11 и 12, может проходить и-е оптически связанный одномодовйми воло- . количество раз, так как сфера (параметры) конно-оптическими световодами 4 и 5; че- : характеризуются окружностью, проверенрез объективы 6 с уголковым бтражателем 15 ной по трем точкам и превышением в центре

7, светоделительным кубом 8, образующих: окружности, то провести измеренйе откловыносйой блок интерферометра; располо- нения отсферичности по части дуги окружженный на корпусе 9, íà верхней части крыш- . - : ности не представляется возможным. ки 10, оптически связанный С уголковым ". Таким образом данное техническое реотражателями 11 и 12; один из которых за - 20 шение позволит производить особо точные креплен на подвижном измерительном што- -- измерения радиуса выпуклых и вогнутых ке 13, размещенном йа оси симметрии .: сферических поверхностей по части сферы корпуса на равном расстоянии от трех.ка- методом касания контролируемой детали либрованных упоров 14, подпружиненного калиброваннймиупорамииизмерительным пружиной 15, корпус 9, встроен в направля- 25 штоком измерителя. ющую оправку 16, снабженную компенса- Измеритель путем многократного измеционными пружинами 17.:.:: .:: — ...:: рения радиуса сферы в различных сечениях

Измеритель радиуса сферических по- — может использоваться для определения отверхностей работает следующим образом. клонений от сферичности в автоматизиро.Пучлаэерногоинтерферометра1, поод- 30 ванном и ручном режиме, номодовому волоконно-оптическому свето-. - Технические преимущества по сравневоду .4, через входной объектив 6, ниюсбазовымобъектомзаключаютсявтом„ светоделительный куб 8, направляется на что измеритель позволяет производить уголковый отражатель 11, отразившись от прецизионные измерения диаметров сфекоторого луч направляется на уголковый 35 рических поверхностей в ручном и автомаотражатель12, наклоненный по горизонта-. тизированном режиме, а также за счет ли на угол 10О, повернутый по вертикали уменьшения габаритов и веса датчика, прина угол 20, причем луч отразившись от него бор дает возможность проведения измересовершает еще один проход между уголко- ний втруднодоступныхдля других приборов выми отражателями, отражаясь от разных 40 местах. точек зеркальнйх поверхностей и íà последнем проходе, минуя уголковый отража- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я тель12,лучпопадаетвточкуинтерференции, Измеритель радиуса сферических по- . образованную на пересечении измеритель- верхностей, содержащий лазерный интерного и. опорного луча. полученную с по- 45 ферометр, корпус, расположенный в мощью уголкового отражателя 7, далее корпусе оптический блок, калиброванную через выходной объектив 6, по одномодово- базу отсчета измерений, шток, датчик перему волоконно-оптическомусветоводу5,ла- мещений штока, программируемый эерный луч направляется на фотоприемник процессор, связанный с лазерным интерблока обработки и отображения информа- 50 ферометром, и блок обработки и отображеции 3, где происходит измерение прираще- ния информации, вход которого связан с ния оптического пути лазерного луча за счет выходом процессора, о т л и ч а ю щ и й с я перемещения измерительного штока 13 и тем, что, с целью повышенйя точности, он уголкавого отражателя 11, относительно ка- снабжен двумя одномодовыми волоконнолиброванной базы упоров 14. При касанИи 55 оптическими световсдами с входными и выупорами 14 и измерительным штоком 13, ходными торцами, расположенными между поверхностиконтролируемойдетали;изме- лазерным интерферометром и оптическим рительный шток 13, переместится на опре- . блоком, тремя объективами, один из котоделенную величину вместе с уголковым рых расположен между входными торцами отражателем 11, который изменит оптиче- световодов и интерферометром и выполнен

1Т56755

Составитель А. Смирнов

Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач

Редактор М. 6ланар

Заказ 3082 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул, Гагарина, 101 общим для обоих световодов, два других— между оптическим блоком и выходными торцами световодов, корпус выполнен их двух вертикально ориентировайных частей, нижняя часть выполнена с возможностью перемещения вдоль внутренней поверхности верхней части и подпружинена, оптический блок выполнен в виде скрепленных друг с другом светоделительного кубика и уголкового отражателя. расположенного в верхней части корйуса, и двух уголковых

1 отражателей, установленных в нижней, первый из которых скреплен со штоком и оптически связан со светоделительным ку; биком через третий уголковый отражатель, 5 второй — ориентирован под заданными углами относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей. а датчик снабжен двумя упорами с ножками, развернутыми от штока под углом и невод10 вижно установленными симметрично относительно штока.