Оптоэлектронное устройство для контроля зубчатых механизмов

 

Изобретение позволяет с высокой точностью осуществлять контроль геометрических параметров зубчатых пар, колес и шестерен путем их измерения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях проекций. Устройство позволяет с помощью оптической системы, размещенной с опорного торца объекта, сравнением с эталоном оценить геометрические размеры, например, профиля зубчатых колес или зубчатых пар. Анализ осуществляется в блоке анализа, куда сигналы поступают с выхода схемы сравнения электронной системы устройства. Для визуального наблюдения и измерения шага зубьев оптическая система размещена напротив торцов головки зубьев. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в качестве измерительных устройств в станкостроительной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен проектор для контроля линейных размеров [1], содержащий предметный стол, каретку с закрепленным на ней шаблоном, оптическую систему, состоящую из объективов, источников света и светоделительной пластины, экран, сортировочное устройство, выполненное в виде бункеров по числу сортировочных групп, распределительный лоток, установленный на оси электродвигателя, связанного кинематической цепью с кареткой и лотком, концевые выключатели и рукоятки управления.

Недостатком проектора [1] является трудоемкость процесса настройки контролируемой детали и регулировки четкости изображения.

Известен также автомат для контроля и сортировки деталей по линейным размерам [2], содержащий транспортирующее устройство, измерительную станцию с датчиком, сортировщик (не показан), управляемый командой измерительной станции, электронный блок автоналадки датчика, узел ввода настроечного калибра в измерительную станцию и встроенный в нее часовой механизм (не показан), ленточную пружину датчика, несущую зеркальце, направляющее луч от осветителя на блок фотоэлементов, в последнем расположены три подряд фотоэлемента, средний из которых соответствует размеру настроечного калибра. Все три фотоэлемента через контакт часового механизма соединены с электронным блоком автоподнастройки, в состав которого входит источник постоянного тока, имеющий коммутатор, позволяющий подводить к ленточной пружине ток различной величины.

Недостатком автомата [2] является ручная настройка, в том случае когда луч не перекрывает ни один из фотоэлементов.

Ближайшим по существу технического решения предложенному является способ контроля и сортировки предметов, например, винтов, болтов и т.п. во время их движения [3], содержащий осветители, линзы, зеркала, привод исследуемого объекта, фотоприемник и схему сравнения, подключенную к блоку эталонных сигналов.

Указанный способ контроля и сортировки [3] не позволяет осуществлять контроль в двух взаимно перпендикулярных плоскостях проекций исследуемого объекта, а также в устройстве не предусмотрена возможность наблюдения изображений профиля зубьев или их эталонный профиль или результирующее их значение.

Цель изобретения заключается в том, что контроль проводят в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях проекций исследуемого объекта.

Поставленная цель (по первому варианту) достигается тем, что блок анализа и индикации подключен к выходу схемы сравнения, а для измерения, например, шага зубчатого колеса (шестерни) напротив торцов головки зубьев установлен первый объектив, дающий изображение шага зубьев, причем оно при помощи зеркала проецируется на кинопленку киноаппарата. С опорного торца размещены осветители и второй объектив, благодаря чему обеспечивается проецирование изображения профиля зубьев на диск Нипкова, вращение которому сообщает электродвигатель с редуктором. Последний также является приводом исследуемого объекта.

Поставленная цель (по второму варианту) достигается тем, что дополнительно размещены осветители, третий объектив, второе зеркало и киноаппарат. Причем по второму варианту изображение взаимного расположения профилей зубьев зубчатой передачи поступает через объектив, диск Нипкова, линзу-усилитель, схему сравнения, на другой вход которой поступает сигнал с выхода блока эталонных напряжений, а с выхода схемы сравнения сигнал поступает на вход блока анализа и индикации. Благодаря дополнительно установленным осветителям и объективу изображение профиля зубчатого колеса при помощи дополнительного зеркала проецируется на кинопленку второго киноаппарата. Наличие зеркала позволяет визуально наблюдать шаг и колеса и шестерни.

На чертеже изображены схемы устройств, приведенные на фиг. 1 и 2, где 1 - исследуемый объект, например, зубчатое колесо (шестерня) или зубчатая пара, приводом которому служит электродвигатель с редуктором 2, последний также подключен к диску Нипкова 3. По радиусу основной окружности размещен объектив 4, охватывающий поверхность зубьев или колеса или зубчатой пары со стороны их профиля (ей). Осветители 5 установлены со стороны их опорных торцов. Они тоже ориентированы в сторону профиля зубьев пары или колеса (шестерни) 1. Между диском Нипкова 3 и объективом 4 установлена диафрагма 6, а за диском 3 размещены линза 7 и фотоприемник 8, выходы которого подключены к усилителю 9. Один вход схемы сравнения 10 подключен к усилителю 9, а другой вход - к блоку эталонных напряжений 11, а выход схемы сравнения 10 подключен к блоку анализа и индикации 12.

Напротив торцов головки зубьев установлены объективы 13, 15 и 16 и зеркала 14, 17 и 18, а осветители 21 и 22 установлены со стороны опорных торцов зубчатого колеса и шестерни 1.

Устройство работает следующим образом.

Зубчатое колесо (шестерня) или зубчатая пара 1 с помощью привода 2 вращается с необходимой скоростью. Благодаря осветителям 5 и объективу 4 изображение профиля зубьев колеса (шестерни) проецируется на диск Нипкова, которая защищена от паразитного освещения диафрагмой 6. Диск 3 имеет многочисленные отверстия, расположенные по спирали. За диском 3 размещены линза 7 и фотоприемник 8, на который проецируется изображение элемента зубчатого колеса (шестерни) 1, проходящее через отверстие в диске 3. При вращении диска 3 отверстия последовательно через линзу 7 пропускают излучение от элементов изображения на фотоприемник 8, осуществляя развертку изображения и образуя растр, состоящий из ряда параллельных строк. Причем каждая строка образуется одним отверстием, т.к. световые лучи на фотоприемник 8 от элементов изображения других рядов не попадают из-за расположения отверстий диска 3 на расстоянии друг от друга, равном ширине изображения формирующего, распложенными по спирали отверстиями. При этом каждое последующее отверстие лежит ближе к центру диска 3 на величину самого отверстия, а размеры отверстий соответствуют размерам элементов изображения. Таким образом, концентрированный световой поток преобразуется на фотоприемнике 8 в электрические импульсы, которые поступают на вход усилителя 9. Причем через фотоприемник 8 на усилитель 9 последовательно поступают сигналы вначале от всех элементов первого ряда, затем от всех элементов второго ряда и т.д., вплоть до всех элементов последнего ряда параллельных строк. Вся эта информация в виде электрических импульсов последовательно поступает с выхода усилителя 9 на первый вход схемы сравнения 10, в которой происходит сравнение этих сигналов с их эталонными значениями, т.к. с выхода блока эталонных напряжений 11 сигналы синхронно поступают на его второй вход, а с выхода схемы сравнения 10 сигналы поступают в блок анализа и индикации 12, в котором можно наблюдать изображения профиля зубьев или их эталонный уровень, или результирующее их значение.

Для определения шага и визуального за ним наблюдения осветители 5, 21 и 22 размещены со стороны опорных торцов зубчатого колеса (шестерни), а напротив головок зубьев-объективы 13,15 и 16 и зеркала 14,17 и 18, последние проецируют изображение на кинопленку киноаппаратов 15 и 19. Причем фиксация на кинопленке изображений шага зубчатых колес (шестерен) необходима для последующего анализа.

Источники инфрмации 1. Aвт.св.N 419271 СССР, МКИ В 07 с 5/06. Проектор для контроля линейных размеров. /А.В. Высоцкий и М.И. Шкляр. -Опубл. БИ 10, 1974.

2. 2. Авт. св. N 454064 СССР, МКИ В 07 с 5/06. Автомат для контроля и сортировки деталей по линейным размерам. /О.И. Пашков, Б.М. Сорочкин и Ю.З. Тененбаум.-Опубл. БИ 47, 1974.

3. United States Patent 3650397, Int. CL. В 07 с 5/00. /Dwight D. Bornemeter, Ann Arbor Mich.

Формула изобретения

Оптоэлектронное устройство для контроля зубчатых механизмов, содержащее осветители, линзу, зеркала, привод исследуемого объекта, фотоприемник и схему сравнения, подключенную к блоку эталонных сигналов, отличающееся тем, что оно имеет блок анализа и индикации, подключенный к выходу схемы сравнения, диск Нипкова и объектив с размещенной между ними защитной диафрагмой, киноаппарат и электродвигатель привода диска Нипкова, служащий одновременно для привода исследуемого объекта, при этом осветители размещены со стороны опорных торцов исследуемого объекта и ориентированы в сторону профилей зубьев, а объективы установлены один перпендикулярно оси основной окружности, а другой ориентирован в сторону головки зубьев с возможностью проецирования посредством зеркал изображения на кинопленку киноаппарата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2