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

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для контроля диаметров изделий, и может быть применено на железнодорожном транспорте, метрополитенах, в машиностроении и других отраслях промышленности. Известно устройство для контроля диаметров изделий, реализующее трехконтактный метод измерения диаметров изделий и содержащее механиче;ский /преобразователь,, подпружиненный изме рительный стержень с щелевой диафраг мой, осветитель и волоконно-оптический преобразователь с отсчетным блоком СООднако такое устройство имеет недостаточно высокую точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля диаметров изделий, содержащее корпус с роликовыми опорами, подпружиненный измерительный стер жень с закрепленным на нем светонепроницаемым экраном и волоконно-оп.тический преобразователь. Входной торец вблоконно-оптмческого преобразова теля составлен из входных торцов ленточных волоконных световодов переменной толщины, а выходные торцы световодов разведены и сгруппированы на от счетном блоке в световые и цифровые указатели значений измеряемого диамет ра изделия C2J.i Однако вследствии построения волоконно-оптического преобразователя из ленточных волоконных световодов, канализирующих световой поток, квантующих перемещение светового штриха и дискретно трансформирующих уровни квантований этого перемещения, точность данного устройства и цена деления его шкалы ограничены значением, определяемым размерами входных торцов ленточных волоконных световодов в направлении перемещения измерительного стержня с экраном. Это приводитк тому, что перемещение светового штр ха в пределах размера входного торца одного ленточного световода на величину, меньшую этого размера, не приводит к изменению показания устройства, чем снижается точность измерения диаметров изделий. При этом построение входного торца волоконно-оптического преобразователя из входных

торцов ленточных волоконных световодов переменной толщины, разводка по заданному закону и группировка выходнем светонепроницаемым экраном и волоконно-оптический преобразователь, волоконно-оптический преобразователь выполнен из регулярного ленточного

установленный в корпусе 1 подвижный измерительный стержень 5 с светонепроницаемым экраном 6, осветитель 7 ных торцов на отсчетном блоке в световые и цифровые указатели значений измеряемого диаметра изделия усложняет конструкцию и технологию изготовления устройства. Указанные недостатки, в конечном итоге, снижают точность контроля. Целью изобретения является повышение точности контроля диаметров изделий. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля диаметров изделий, содержащем корпус с роликовыми опорами, подпружиненный измерительныи стержень с закрепленным на волоконного световода, а его входной торец уложен по кривой, уравнение которой в прямоугольной системе координат X и у X .-Dx) d)C, где ось кЬфдинат х совпадает с направлением перемещения подпружиненного измерительного стержня з)е |1а-7()(-с)зи; Хо--С-0,5Т)о + Ц5 7()-е , MMJ t - диаметр и расстояние между осями роликовых опор. Мм; С - размер, определяемый размерами корпуса, мм; К - статический коэффициент . преобразования устройства; наименьшее значение контролируемого диаметра изделий, мм. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для контроля диаметров изделий; на фиг. 2 - график функции преобразования диаметров изделий в перемещение подпружиненного измерительного стержня; на фиг. 3 вид на светонепроницаемый экран, шкалу, входной и выходной торцы волоконно-оптического преобразователя. Устройство для контроля диаметров изделий содержит корпус 1 Сфиг. 1) с роликовыми опорами 2,устанавливаемыми при контроле на цилиндрическое изделие 3, подпружиненный пружиной k и 3 lo с источником в электропитания и кноп кой 9 включения, волоконно-оптический преобразователь 10, выполненный в виде регулярного гибкого ленточного волоконного световода, отсчетный блок 11 с шкалой 12 отсчета и двумя Пленочными светофильтрами 13. Измерительный стержень 5 снабжен стопорным механизмом, образованным рычагом 14 с пружиной 15. Дйа пленочных светофильтра 13, например, зеленого и красного цветов зажаты между выход ным торцом 16 волоконно-оптического преобразователя 10 и. шкалой 12 отсче та. Светонепроницаемый экран 6 жестко закреплен на измерительном стержне 5 расположен между осветителем 7 и входным торцом 17 волоконно-оптического преобразователя 10 и установ лен параллельно торцу 17. Преобр1азование контролируемого.ди метра Dy изделия 3 вперемещение х света светонепроницаемого экрана Ъ производится корпусом 1 с двумя роли ковыми опорами 2 и измерительным сте жнем S. Указанное перемещение является нелинейной функцией контролируе мого диаметра (. 2) и определяется формулой ,53),5V(T)x+ci), / где Т)( - диаметр измеряемого изделия В - расстояние между осями роли ковых опор 2; d - диаметр роликовых опор 2; С - размер, определяемый размерами корпуса 1. Дальнейшее преобразование перемещения X измерительного стержня 5 в 3) крайней точки координату (фиг. границы 18 раздела, освещенной световым потоком 19 и затемненной светонепроницаемым экраном 6 частей входного торца 17 волоконно-оптического, преобразователя 10 .{границы раздела свет-тень производится стороной20 светонепроницаемого экрана 6. Эта сторона 20 устанавливается перпендикулярно направлению перемещения измерительного стержня 5. Волоконно-оптический преобразователь 10 выполнен из регулярного ленточного волоконного световода, а его входной торец 17 уложен по кривой, уравнение которой в пр 1моугольной системе кооолинат х и у v--jVb;()K -ia5t, a где ось координат X совпадает с направлением перемещения подпружиненного измерительного стержня; T);--e /i:a-2(x-c)V XorC-0,5)pto,) -е , м«; d и ь - диаметр и расстояние между осями роликовых опор, мм; с - размер, определяемый размерами корпуса, мм; К - статический коэффициент преобразования устройства;Djj - наименьшее значение контролируемого диаметра изделий, мм. Указанная укладка входного торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10 обеспечивает линейную зависимость между перемещением границы 18 раздела свет-тень. на входном торце 17 и диаметром Dy, контролируемого изделия 3. | Расчет числовых значений у . СХ) при заданных значениях К, ; €, с т.е. получение необходимых конструктивных данных для построения устройства, осуществляется на ЦВМ. Передача (трансформация 7 изображения Скординат) границы 18 в изображение (.координаты) границы 21 раз- . дела свет-тень на выходном торце 16 производится волоконно-оптическим преобразователем 10, выполненным в виде регулярного ленточного волоконного световода. Размер а входного. 17 и выходного 16 торцов волоконно-оптического преобразователя 10 устанавли ается много меньше размера-t), т.е. t О (реально размер cJ может быть выбран из диапазона 0,,1 мм, а размер О определяется точностью контроля диаметров изделий и необходимой длины шкалы 12 отсчета, это десятки миллиметра)1 Выходной торец 16 волоконно-оптического преобразователя 10 расположен рядом с отметками 22 шкалы 12 отсчетного блока 11, которым приписываются значения , D.,..., Dby, диаметра D. При этом перемещение границы 21 - указателя отсчетного блока ,11, повышает тзменение диаметра DX в к раз. Для представления результатов измерения и контроля диаметра D) предназначен отечетный блок 11, состоящий из двух светофильтров 13 и шкалы 12 отсчета. Эта шкала выполнена на непрозрачной накладке, с внутренней сто роны которой нанесены прозрачные отметки 22 и цифровы 23 шкалы 12 (на фиг. 3 отметки и цифры шкалы а также светящаяся часть выходного торца 1б волоконно-оптического преобразователи 10 показаны в негативе). Цифры и отметки шкалы освещаются световым потоком 2k. Число делений (отметок) шкалы определяется диапазоном изменения диаметров изделий и точностью их контроля. Оцифровка отметок шкалы осуществляется в соответствии с знаDQ, Dtf Dm диаметра3)у чениями с учетом удобства считывания а также результатов измерения диаметра Dy . Зажатые между шкалой 12 отсчета и выходным торцом 16 волоконно-оптического преобразователя 10 пленочныё свето фильтры 13 например, зеленого и крас ного цветов, используются для облегче ния контроля диаметров изделий 3 без считывания показаний отсчетного блока 11 (по принципу, например: зеленый цвет границы 21 раздела свет-тень на выходном торце 16 - контролируемый диаметр Dy в норме, красный - контролируемый диаметр превышает норму), Граница светофильтров 13 может быть установлена между любыми точками шкалы 12 отсчета и определяется нормами контролируемых значений диаметра изделий. Использование не двухцветных, а многоцветнь1х пленочных светофильтров 13 позволяет обеспечить цветовую сигнализацию не только указанных градаций качества (норма или не норма), но и нахождение размера, например, в различных полях допусков. Генерирование световых потоков 19 и 2, падающих на входной торец 17 волоконно-оптического преобразователя 10 и шкалу 12 отсчетного блока 11, ooyщecтвляetcя Ьсветителем 7, предста ленным источником излучения в видимой части спектра, например лампой накаливания. Светящаяся поверхность (тело накала) источника излучения расположена на прямой, проходящей через геометрический центр входного . торца 17 волоконно-оптического преоб разователя перпендикулярно его поверхности. Устройство работает следующим образом. После установки роликовых опор 2 на контролируемое изделие 3 и нажатии рычага 1 стопорного механизма из мерительный стержень 5 с светонепроницаемым экраном 6 упирается в поверхность изделия 3. При отпускании рычага 1 измерительный стержень 5 с экраном 6 занимает фиксированное положение относительно корпуса 1 и входного торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10. Замыканием электрической цепи световые потоки 19 и 2k, генерируемые осветителем 7, посылаются на светонепроницаемый экран 6, на участок входного торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10, не закрытого экраном 6, и на 12 отсчетного блока 11, подшкалусвечивая ее штрихи и цифры. Световой поток 19, падающий на незакрытый экра ном 6 участок входного.торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10, канализируется волоконными световодаМИ к выходному торцу 16 и образует световой поток на выходе волоконнооптического преобразователя 10. Положение указателя отсчетного блока 11 границы 21 раздела свет-тень на выходном торце 16 волоконно-оптического преобразователя 10 определяет величину измеряемого диаметра. Установка входного торца 17 волоконно-оптического преобразователя 10, выполненного из регулярного ленточного волоконного световода, по кривой, уравнение которой в прямоугольной системе координат X и у dx, дает предлагаемому устройству следующие положительные возможности по сравнению с известным: -повышает точность измерения диаметров изделий за счет возможности отсчетов показаний отсчетного блока при перемещении светонепроницаемого экрана в пределах шага его квантования; -упрощает конструкцию предлагаемого устройства за счет исключения необхо.. димости построения волоконно-оптического преобразователя из ленточных световодов переменной толщины, разводки и группировки их выходных торцов на отсчетном блоке в световые и цифровые указатели значений измеряемого диаметра изделий. Использование светофильтров, наложенных на выходной торец волоконнооптического преобразователя, и стопорного механизма дополнительно обеспечивает предлагаемому устройству

710

осуществление предельного контроля диаметров изделий без считывания результатов измерений на отсчетном блоке, что,повышает производительность выполнения контрольно-измерительных операций и снижает вероятность субъективных ошибок считывания измери0 628

тельной информации, а также проведение считывания результатов измерения .и контроля диаметров при снятии пред ,латаемого устройства с конт|юлируемо5 го изделия, что улучшает условия выполнения койтрольно-измерительиых операций (облегчает условия т0уда).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ, содержащее корпус с роликовыми опорами, подпружине.ннйй измерительный стержень с заКреп ленным на нем светонепроницаемым эк:раном и волоконно-оптический преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, волоконно-оптический преобразователь выполнен из регулярного ленточного волоконного световода, а . его входной торец уложен по кривой. уравнение которой в прямоугольной системе координат х и у -JVcb K n ai(, XQ гдеось координат х совпадает с направлением перемещения)подпружиненной го измерительного стержня; л e /Cd-гCx-c)-,, (о+а)-.1, мм; § б и - - диаметр и расстояние между осями роликовых pnop,MMj С размер, определяемый размерами корпуса, мм; § К - статический коэффициент преобразования устройства; DQ - наименьшее значение конт ролируемого диаметра изделий, мм. 4ik Oi tC

4 .41441 /

11Щ7Г/Х ./

У

Фuг.f