Устройство для контроля диаметров изделий Советский патент 1983 года по МПК G01B11/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

1

Изобретение огносигся к контрольноизмеригельной технике, а именно к устройствам для контроля диамегров изделий, и может быть применено на железнодорожном транспорте, метрополитенах, в машиностроении и других отраслях промышленности.

Известны устройства для контроля диаматров изделия, содержащие механический преобразователь, подпружиненный измери- JQ тельный стержень со щелевой диафрагмой, осветитель и волоконнооптический преобразователь с отсчетным устройством ij . Недостатком этого устройства является недостаточная высокая точность конт- )5 роля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля диаметров изделий, содержащее корпус с РОЛИКОВЫМИ опорами, подпру- 20 жиненный измерительный стержень с закрепленным на нем светонепронипаемым экраном, волоконнооптический преобразователь и щкалу со светофильтрами 2.

Т)днако, вследствие построшия волоконнооптического преобразователя из ленточных волоконных световодов, канаяизирующик световой поток, квантующих перемещение светового штриха и дискретво трансформирующих уровни квантовавия этого перемещения, гочвость контроля устройства и цена деления его шкалы ограничены значением, определяемым размерами входных торцов ленточных волоксягаых световодов в направлении п&ремепвяая щелевой диафрагмы. Эго приводит к гому, что перемешение свегового штриха в пределах размера входного торай одного ленточного волоконного световода на величнну, меньшую этого размера, не приводят к изменению показания устройства, чем снижается точность контроля диаметров изделий. При этом постро ие входного TofKia волоконнооптического преобразователя из входных торцов ленточных волоконных световодов переменной толшины, разводка по заданному закону и групшфовка выходных торцов на огсчетнсм блоке в 310О световые и цифровые указатели значений измеряек ого диаметра изделия усложняют конструкцию и технологию изготовления устройства, Цель изобретения - повышение точное- j ти контроля. Цель достигается тем; что в устройстве для контроля диаметров изделий на стороне светонепроницаемого экрана, создающей грашшу разделасвет-теньвьшолнен срез по ю кривой, уравнение которой в прямоугольной системе координат,

,5Y/KfO,(Y/K + d)-e

где оси координат Z и Y совпадают соответственно с направлением переме щения подпружиненного измерительного стерчшя и входным торцом волоконнооптического преобразователя;

CJ -диаметр опорных роликов, мм;

е -расстояние между осями опорных ролшсов, мм;

С-размер определяемый размерами корпуса, мм;

k -статический коэффициент преобразования устройства.

Иа фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для контроля диаметров изделий; на фиг. 2 - график функции преобразования диаметров изделий в перемещение измерительного стержня; на фиг. 3 вид на светонепроницаемый экран, шкалу, ВХОДНОЙ и выходной торцы волоконнооптического преобразователя. Устройство для контроля диаметров изделкй (фиг. I) содержит корпус 1 с двумя опорными роликами 2, устанавлива MbnviH при контроле на цилиндрическое . изделие 3, подпружиненный пружиной 4 и установленйый в корпус I подвижный измерительный стержень 5 со светонепро ницаем bnvi экраном 6, осветитель 7 с ис точником 8 электропитания и кнопкой 9 включения, волоконнооптический преобразователь Ю, вьтолненный в виде регуляторного гибкогр ленточного волоконного световода, отсчетный блок II со щка лой 12 отсчета и двумя пленочными светофияьтрами 13, Измерительный стержень 5 снабжен стопорным механизмом, образованным рычагом 14 и пружиной 15, Два пленочных светофильтра 13, например зеленого и красного цветов, зажаты между выходным торцом 16 волоконнооптнческого преобразователя 10 и шкалой 12 отсчета. Свётонепроних с-о,(А7)-е%

где Д - диаметр измеряемого изделия, мм;

6 - расстояние между осями опорных роликов 2, мм;

CJ - диаметр опорных роликов 2, мм;

С - размер, определяемый размерами корпуса 1, мм.

Дальнейшее преобразование перемещения .X измерительного стержня 5 в координату Y (фиг. 3) крайней точки границы tS раздела, освещенной световым потоком 19 и затемненной светонепроницаемым экраном 6 частей входного торца 17 волоконнооптического преобразователя 10 (границы раздела свет-тень), производится стороной 2О cBeTOHenpoHfrnaleMoro экрана 6. На этой стороне 20 выг1олнен .срез, параллельный кривой, уравнение которой в прямоугольной системе координат Zi и Y 28314 цаемый экран 6 жестко закреплен на измерительном стержне 5, расположен между осветителем 7 и входным торцом 17 волоконнооптического преобразователя Ю и установлен параллельно торцу 17. . Преобразование контролируемого диаметра Д изделия 3 в перемещение X непрозрачного экрана 6 производится корпусом I с двумя опорными роликами 2 и измерительньм стержнем 5. Указанное перемещение является нелинейной функцией контролируемого диаматра (фиг. 2) и определяется формулой ,SY/K+0,54(V/kfd)-e где К - статический коэффициент преобразования устройства, равный Ъ/( (АтАо)- диапазон изменения диаметров контролируемых изделий; Ь - размер входного и выходного торцов волоконнооптического преобразователя Ю. Указанное вьшолнение среза стороны 2О обеспечивает линейную зависимость между перемещением Y границы 18 раздела свет-тень на входном торце 17 волоконносптического преобразователя Ю и диаметром контролируемого изделия 3, т. е. У КД. Расчет числовых значений Z для различных значений Y при заданных значениях К, d и С, т. е. получение необхолимых конструктивных данных для построения устройства, осуществляется на ЦВМ. Передача (трансформация) изображения (коор-цйнат)-границы 18 в изображени (коорцинаты) границы 21 раздела све тень на выходном торце 16 производится волоконнооптическим преобразователе 1О, выполненными в вице регуляторного гибкого ленточного волоконногосветовоца РазмераСХ входного и выходного торцов волоконнооптического преобразователя 10 устанавливается много меньшим размера: b , т. е. b а . Реапьно размер О может быть выбран из диапазона О,О05-О,1 мм, , а размер Ъ определяется точностью контроля диаметров изделий и необходимой длиной шкалы 12 (десятки миллиметров). Выходной торец t7 волоконнооптического преобразователя 10 устанавливается перпендикулярно направлению перемещения измерительного стержня 5. Выходной торец 16 волокон.нооптического преобразователя 10 расположен рядом с отметками 22 шкалы 12 оптического блока II, которым приписы . вают. значения Дд , Д Д диаметра Д. При этом перемещение границы 21 раздела свет-тень на указателе отсчетного блока 11 превышает изменение диаметра в К раз. Для представления результатов измерения и контроля диаметра Д предназначен отсчетный блок II, состоящий из двух светофильтров 13 и шкалы 12. Эта шкала выполнена на накладке, с внутренней стороны которой нанесены отметки 22 и цифры 23 шкалы (на фиг. 3 отметки и цифры шкалы, а также светящаяся часть выходного торца волоконнооптического преобразователя 1О показаны в негативе). Цифры и отметки шкалы прозрачны и освещаются световым потоком 24. Число делений (отметок) шкалы определяется диапазоном изменения диаметров изделий и точностью их контроля. Оцифровка отметок шкалы осуществляется в соответстВИИ со значениями Дд , Д метра Д, а также с учетом удобства считывания результатов измерения и контроля диаметра Д. Зажатые между шкалой 12. я. выходным торцом 16 волоконнооптического преобразователя Ю пленочные светофильтры 13 например зеленого и красного цветов, используются для облегчения контроля диаметров изделий 3 без считывания показаний отсчетного блока 1 (по принципу, например, зеленый цвет границы 21 свет-тень на выходном торце 16 волоконнооптического преобразователя - контролируемый диаметр Д в норме, красный - контролируемый диаметр превышает норму). Граница светофильтров может быть установлена между любыми очками шкалы 12 и определяется нормами контролируемых значений диаметра изделий. Использование не двухцветных, а многоцветных: пленочных светофильтров обеспечивает цветную сигнализацию .не только указанных градаций качества (норма, не норма), но и нахождение размера, например, в различных полях попусков. Генерирование световых потоков 19 и 24 падающих на входной торец 17 локоннооптического преобразователя Ю и шкалу 12 отсчетного блока 11, осуществляется осветителем 7, представленным источником излучения в видимой части спектра, например лампой накаливания. Светящаяся поверхность (тело накала) источника излучения расположена на прямой, проходящей через геометрический центр входного торца волоконнсептического преобразователя перпенаикулярно его поверхности. Замыкание электрической цепи осветителя 7 к источника 8 его электг ропитания при,контроле диаметра П произдится кнопкой вкпючения. Устройство работает следующим образом. Устанавливают опорные ролики 2 на контролируемое изделие 3. При нажатии на рычаг 14 стопорного механизма измерительный стержень 5 с экраном 6 упирается в поверхность изделия 3. При отпускании рычага 14 измерительный о-тержень 5 с экраном 6 занимает фиксированное положение относительно корпуса 1 и вход-: ного торца 17 волоконнооптического преобразователя Ю. Замыканием электрической цепи световые потоки 19 и 24, генерируемые осветителем 7, посылают на светоне,пронкцаемый экран 6, участок входного торца 17 волоконнооптического преобразователя 1О, не закрытого экраном 6, и шкалу 12 отсчетного блока 11, подсвечивая ее штрихи и цифры. Световой поток 19, падающий-на незакрытый экраном 9 участок входного торца 17 волоконнооптического преобразователя Ю, канализируется волоконными световодами к выходному торцу 16 и образует световой поток на выходе волоконнооптического преобразователя Ю. Положение указателя отсчетного блока 11 - границы 21 разделр свег-тень на выходном горце 16 волоконноопгического преобразователя Ю опр деляет- величину измеряемого диаметра. Вьшолнение на стороне светонепроницв &ЛОГО экрана 6, созд1зющей границу раздела свег-тень по кривой, уравнение ко торой в прямоугольной системе координат Z,C-0,,54l( в предлагаемом устройстве позволяет повьюить точность контроля. Формул, а изобретения Устройство для контроля диаметра изделий, содержащее корпус с роликовыми опорами, подпрухошенный всзмерительный стержень с закрепленным на нем светонепроницаемым экраном, волоконнооптичесжий преобразовагель и шкалу со светофильтрами, отличающееся гём, что, с целью повышения точности контроля, на стороне светонепроницаемого экрана, создающей границу раздела свет тень, выполнен срез по кривой, управлеие которой в пр$1моугольной системе кординат Z C-0.,54iY/K d)-e% де оси координат Zi и Y совпадают соответственно с направлением переме. щения подпружиненного измерительного стержня и входным торцом волоконнооптического преобразователя; (J - диаметров опорных роликов, мм; 8 - расстояние между осями опорных роликов, мм; С - размер, определяемый размерами корпуса, мм; К-статический коэффициент преобразования устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Конюхов Н. Е,, П;1ют А. А., Шаповаов В. М. Оптоэлектронные измерительные реобразователи. Л., Энергия, 1977, . 138-140. 2.Авторское свидетельство СССР ,316925, кл. Q 01 В 11/08, 1968 прототип).

mm А /

//

0уг. /

fO

гг