Устройство для измерения наружных диаметров объектов, обладающих фокусирующими свойствами

 

Восо"-@знетт тик тент но--е м4дтеотета p =

СА

ОП И

Союз Советских

СоциалистичесКих

Республик

ИЗОБРETEKИ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.09.76 (21) 2407383/25-23 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень ¹ (45) Дата опубликования описания 30.04.79

Кч 2

G 01B 11/08

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

К 531.715.27 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. В. Цедик, К. С. Плотников, П. С. Юров, В. А. Петров и В. П. Пушечников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НАРУЖНЫХ ДИАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ФОКУСИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ

Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться для измерения наружных диаметров объектов, обладающих фокусирующими свойствами в процессе их изготовления. 5

Известны устройства для измерения наружных диаметров объектов, содержащие последовательно расположенные коллиматоры, диск, развертывающий теневое изображение объекта, фотоприемник и реги- Ip стрирующий прибор.

Эти устройства обладают недостаточной точностью измерения диаметров прозрачных изделий, так как из-за их фокусирующего действия на теневом изображении 15 объекта образуется светлое пятно, Известно устройство для измерения наружных диаметров прозрачных изделий, содержащее источник света и последовательно расположенные коллиматор, объек- 20 тив, фотоэлектрическую сканирующую систему, дифференцирующий усилитель, триггер и регистрирующий прибор.

Это устройство имеет сложную конструкцию и недостаточную точность контроля.

Известно устройство для измерения диаметров объектов, обладающих фокусирующим действием, содержащее два коллиматора, установленные по разные стороны от места расположения объекта, оптические 30 оси которых лежат в плоскости измерения, объектив, оптическая ось которого совпадает с биссектрисой угла между оптическими осями коллиматоров и фотоэлектрический узел, расположенный в плоскости изображения объекта. Это устройство имеет недостаточную точность измерения диаметров объектов в процессе их изготовления, обусловленную расфокусировкой оптической системы, вызванную колебаниями объектов в процессе их изготовления.

Целью изобретения является повышение точности измерения диаметров объектов в условиях их вибрации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно установленными между коллиматорами двугранным зеркалом, одна грань которого полупрозрачна и расположена под углом л/8 к оптической оси объсктива, а другая— параллельна оси коллиматора, и плоским полупрозрачным зеркалом, параллельным полупрозрачнаой грани двугранного зеркала, при этом оптические оси коллиматоров совмещены.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для измерения наружных диаметров объектов, обладающих фокусирующим действием, содержит коллиматор 1 с

659892 б5 источником cBcTd 2 и кондецсором 3, второй коллиматор 4 с источником света 5 и конденсором б, объектив ?, двуграннос зеркало с полупрозрачной гранью 8 и зеркальный гранью 9, плоское полупрозрачное зеркало 10 и фотоэлектрический узел 11.

Коллиматоры 1 и 4 установлены соосно в плоскости измерения по разные стороны от места расположения объекта 12. Объектив

7 расположен так, что его оптическая ось перпендикулярна оптической осп коллиматоров 1 и 4.

В двугранном зеркале полупрозрачная грань 8 расположена перпендикулярно плоскости измерения и под углом л/8 к оптической оси объектива 7, а зеркальная грань

9 параллельно оптической оси коллиматоров1и4.

Фотоэлектрический узел 11 расположен в плоскости изображения объекта 12.

Устройство работает следующим образом, При номинальном положении объекта 12 коллиматоры 1 и 4 проецируют источники света 2 и 5 с помощью конденсоров 3 и б в бесконечность, Объект 12, например цилиндрическая или шаровая линза, действуя как оптический элемент, образует изображение 2 и 5 источников 2 и 5 в своих фокусах. Эти фокусы находятся на оптической оси коллиматоров 1 и 4 по разные стороны от объекта 12 на расстоянии друг от друга, равном удвоенному фокусному расстоянию объекта 12 и пропорционально его диаметру.

Гранями 8 и 9 двугранного зеркала формируются мнимые изображения 2" и 2", а объективом 7 формируется действительное изображение 2г источника света 2.

Зеркалом 10 формируется мнимое изображение 5", а объективом 7 действительное изображение 5" источника света 5.

При этом мнимые изображения 217 и 5" источников света 2 и 5 расположены в плоскости наведения P объектива 7.

Расстояние между действительными изображениями 2 и 5Ш источников света 2 и 5 пропорционально диаметру объекта 12 и измеряется с помощью фотоэлектрического узла 11, При смещении объекта 12 вдоль оптической оси коллиматоров 1 и 4 мнимое изображениее 2 " источника света 2 смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления А — А, составляющего с этой осью угол 45, а мнимое изображение 5" источника света 5 смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления А — А, составляющего с этой осью угол 45, но в сторону, противоположную смещеник7 мнимого изображения 2 " относительно плоскости наведения P объектива 7.

При этом мнимые изображения 2" и 5П источников света 2 и 5 смещаются вдоль плоскости наведения P объектива 7 в одну

60 сторону, а ll<ð1|åíäèêó7ÿðío этой плоскости по разные стороны на одинаковые расстояния, а действительные изображения

2 " и 5 и источников света 2 и 5 смещак>тся в плоскости фотокатода фотоэлектрического узла 11 в одну сторону, но не на одинаковые расстояния. Неодинаковость этих расстояний вызвана продольной расфокусировкой мнимых изображений 2" и 5", смещенных относительно плоскости наведения Р по разные ее стороны, и обуславливает систематическую ошибку измерения диаметра объекта 12. Однако при реально существенных отклонениях объекта 12 от номинального положения величина этой ошибки незначител1:на и сю можно пренебречь.

При смещении объскта 12 перпендикулярно оптической оси коллиматоров 1 и 4 мнимое изображение 2ги источника света 2 смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления  — В, составляющего с этой осью угол 45, а мнимое изображение

5" смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления  — В, составляющего с этой осью угол 45 в сторону, противоположную смещению мнимого изображения 2п1 относительно плоскости наведения Р объектива 7.

При этом мнимые изображения 2п7 и 5п смещаются вдоль плоскости наведения Р объектива 7 в одну сторону, а перпендикулярно этой плоскости 170 разные стороны на одинаковые расстояния, а действител.ьные изображения 27 и 57п источников света 2 и 5 смещаются в плоскости фотокатода фотоэлектрического узла 11 в одну сторону, но не на одинаковые расстояния. Неодинаковость этих расстояний вызвана поперечной расфокусировкой мнимых изображений 2ьн и 5" источников света 2 и 5, смещенных относительно плоскости наведения Р объектива 7 по разные стороны, и обуславливает систематическую ошибку измерения диаметра объекта 12. Однако при реально существенных отклонениях объекта 12 от номинального положения величина этой ошибки незначительна и ею можно пренебречь.

Применение предложенного устройства позволяет по сравнению с прототипом увеличить точность измерения наружных диаметров объектов в процессе их изготовления и наличия вибраций.

Специальным алгоритмом обработки видеосигналов, поступающих на вход блока регистрации, можно исключить влияние указанных выше систематических ошибок на результат измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения наружных диаметров объектов, обладающих фокусирующими свойствами, содержащее два кол659892

Редактор В. Левятов

Составитель В. Харитонов

Корректоры: Л. Орлова и И. Позняковская

Заказ 558/6 Изд. М 274 Тираж 865 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 лиматора, установленные по разные стороны от места расположения объекта, оптические оси которых лежат в плоскости измерения, объектив, оптическая ось которого совпадает с биссектрисой угла меж- 5 ду оптическими осями коллиматоров, и фотоэлектрический узел, расположенный в плоскости изображения объекта, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения диаметров объектов в ус- 10 ловиях их вибрации, оно снабжено последовательно установленными между коллиматорами двугранным зеркалом, одна грань которого полупрозрачна и расположена под углом л/8 к оптической оси объектива, а другая — параллельна оси коллиматора, и плоским полупрозрачным зеркалом, параллельным полупрозрачной грани двугранного зеркала, при этом оптические оси коллиматоров совмещены.