Способ бесконтактного контроля профиля криволинейных поверхностей объектов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП КСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 534646 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06,06.75 (21) 2142996/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.11.76.Áþëëåòåíü №41 (45) Дата опубликования описания 14.01.77, (51) М. Кл.

6 01 В 11/24

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оа делам изобретений и открытий (53) УДК 531.715. .27(088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Жилкин и B. Д. Васильев (71) 1аявител Московский инститУт инженеРов геодезии, аэРофотосъемки и картографии (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ

КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к бесконтактным способам измерения координат контролируемых точек криволинейных поверхностей объектов и .может быть использовано для контроля профиля криволинейных поверхностей объектов, а также при контроле, связанном с измерением линейных перемещений отражающих поверхностей объектов, вызванных, например, деформациями, изме- )0 нением позиционирования или отклонением линейных размеров последних, а кроме того, оно может быть использовано и при контроле любой другой физической величины в случае возможности преобразования этой 15 величины в линейное перемещение, например для контроля давления, температуры и т, п.

Известен способ бесконтактного фотоэлектрического контроля профиля криволинейных поверхностей объектов, основанный 20 на измерениях степени расфокусировки или смешений световых пучков на поверхности контролируемого объекта (1), Недостатком этого способа является невысокая точность контроля. 25

Наиболее близким по своей технической сущности и решаемой задаче к предложенному изобретению является способ бесконтактного контроля профиля криволиней« ных поверхностей объектов, заключающийся в том, что направляют па контролируемую поверхность объекта под разными углами два сфокусированных в одну точку световых луча, формируя изображение марки, и определяют координату контролируемой точки криволинейной поверхности по положению осветителей в момент, соответствующий минимальному размеру светового пятна.

При перемещении контролируемого объекта вследствие кривизны его поверхности расстояние между лазерными головками и поверхностью обьекта меняется. Изменение расстояния приводит к увеличению размеров светового пятна на поверхности. Эти размеры контролируют телевизионной системой, на передающую трубку которой проектируют световое пятно. Видеосигнал с передающей трубки через усилитель поступает в счетно-измерительное устройство, 534646

5S

60 где определяют размеры светового пятна и вырабатывается сигнал ошибки, Этот сигнал подают на привод, который перемещает каретку с лазерными головками до получения минимальных размеров светового пятна на поверхности контролируемого объекта. Данные по перемещению головок (координата 2 ) снимают с привода и фиксируют индикаторным устройством j2) .

Недостатками этого способа являются невысокая точность, обусловленная тем, что определение минимального размера светового пятна на поверхности контролируе» мого объекта затруднено из-за нерезкой границы пятна, вызванной дифракцией светового потока, аберрациями оптических систем и паразитной засветкой, и низкая помехозащищенность вследствие того, что отсутствует модуляция световых потоков.

1Яель изобретения — повышение точности и помехозашишенности контроля величины координаты контролируемой точки криволинейной поверхности объекта.

Это достигается тем, что по предлагае мому способу осушествляют после формирования изображения марки угловые колебания формирующего светового пучка относительно одной точки в плоскости изображения марки, сравнивают фазы колебаний формируюшего светового пучка и изображения марки определяют координату контролируемой точки в момент отсутствия колебаний изображения марки на поверхности объекта.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для осуществления предла. гаемого способа.

Устройство содержит осветитель 1 состояший например из лазера, марки и опти)

7 ческой системы и формирующий иэображение марки на криволинейной поверхности контролируемого объекта 2, дефлектор 3, выполненный, например, в виде оптико-механической сканируюшей системы и осушествляюший угловые колебания формирующего светового пучка относительно опорной точки

А в плоскости изображения марки, фотоэлектрический преобразователь 4-, состояший из объектива, анализирующей диафрагмы и фотоприемника, электронный усилительно-преобразовательный блок 5, выдающий сигнал рассогласования, привод 6, отрабатываюший сигнал рассогласования, регистрируюший прибор 7, фиксирующий полные координаты контролируемой точки проверяемого сечения объекта, приводы 8 и 9, перемещаюшие контролируемый объект по координатамХи У.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом, Ь

10 б

С помощью осветителя 1 изображение марки формируют на криволинейной поверхности контролируемого объекта 2. Угловые колебания формируюшего светового пучка относительно опорной точки A в плоскости изображения марки производят дефлектором 3, Страженный от криволинейной поверхности контролируемого объекта 2 све« товой поток направляют на фотоэлектрический преобразователь 4. В случае совпадения контролируемой точки проверяемого сечения объекта 2 с опорной точкой A изображение марки на поверхности обьекта 2 неподвижно. При несовпадении указанных точек вызванном перемещением обьекта 2 и кривизной его поверхности, появляются колебания изображения марки по поверхности объекта

2, синхронные с частотой угловых колебаний формирующего светового пучка и с амплитудой, пропорциональной величине изменения координаты Е контролируемой точки криволинейной поверхности, Эти колебания изображения марки дают на выходе фотоэлектрического преобразователя 4 переменный сигнал, который поступает в электронный усилительно-преобразовательный блок 5. CurHBJI рассогласования с выхода электронного усилительно-преобразовательного блока 5, несущий информацию о величине и направлении изменения координатыZ контролируемой точки проверяемого сечения объекта, подают на привод 6, который перемещает осветитель 1 и дефлектор 3 до устранения сигнала рассогласования и получения неподвижного изображения марки на контролируемой поверхности. Данные по перемешению осветителя 1 и дефлектора 3 (координага, ) снимают с привода 6 и фиксируют регистрирующим прибором 7, На этот же прибор поступают данные с приводов 8 (координата Х) и 9 (координата У) механизмов перемещения объекта 2, дающие полные координаты контролируемой точки криволинейной поверхности объекта.

Угловые колебания формируюшего светового пучка можно осуществить за счет колебательного, врашательного и колебательно-вращательного движений формируюшего светового пучка относительно опорной точки в плоскости изображения марки.

В первом случае угловые колебания происходят только в одной стационарной плоскости, проходящей через опорную точку и перпендикулярной поверхности контролируемого объекта. При этом формирующий световой пучок совершает колебательное движение на некоторый угол вокруг опорной точ» ки, 534646

Составитель Л. Лобзова

Редактор И, Бродская Техред А. Демьянова Корректор Ж. Кеслер

Заказ 5548/233 Тираж 864 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Во втором случае угловые колебания происходят за счет врашательного движения формируюшего светового пучка вокруг опорной точки. При этом пучок описывает в пространстве коническую поверхность с вершиной в опорной точке, В третьем случае угловые колебания формируюшего светового пучка образуются совместными колебательным и врашетельным движениями последнего вокруг опорной точки. При этом световой пучок описывает в пространстве коническую поверхность с переменным углом при вер.пине, совпадаюшей с опорной точкой.

Формула изобретения

Способ бесконтактного контроля профи- 2о ля криволинейных поверхностей объектов, заключаюшийся в том, что формируют на криволинейной поверхности объекта изображение марки и по положению осветителя определяют координату контролируемой точки поверхности объекта, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения точности и помехозашишенности контроля, осушествляют после формирования изобра» жения марки угловые колебания формируюшего светового пучка относительно одной точки в плоскости изображения марки, сравнивают фазы колебаний формируюшего светового пучка и изображения марки и определяют координату контролируемой точки в момент отсутствия колебаний изображения марки на поверхности объекта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Литвак В, И, Фотоэлектрические датчики в систеМах контроля, управления и регулирования, М„"Наука", 1966 r., стр. 192-238„

2. Авторское свидетельство СССР № 227602, кл.g 01B 11/24, 1968 r.