Устройство для контроля прямолинейности оси и величины диаметров отверстий Советский патент 1985 года по МПК G01M11/00 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в оптическом приборостроении для контроля прямолинейности оси и величины диаметр.ов отверстий моноблоков. Известно устройство для контроля величин) диаметров отверстий, представляющее собой штанген-циркуль lj Недостатками известного устройства являются отсутствие возможноети контроля прямолинейности оси отверстий, а также относительно низкая точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для контроля прямолинейности оси и величины диаметров отверстий, содержащее расположенные последовательно источник света, конденсор, предметньй столик, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси устройства, а также систему регистрации t Контроль прямолинейности оси и величины диаметров отверстий с помощью измерительного микроскопа ДИПзаключается в том, что образец с контролируемым отверстием устанавливают На столик перед объективом. Перемещая образец относительно объек боковые полированные поверхности прозрачного образца и одновременно регистрируют отсчеты,характеризующие прямолинейность оси отверстий и диаметра. Однако данным устройством невозможно осуществлять контроль прямолинейности оси и величины диаметра отверстий, выполненных в образцах со шлифованными поверхностями или вьшол ненных из рассеивающих свет визуальн непрозрачных материалов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения контроля параметров отверстий в образцах со шлифованными поверхностями или вьтолненных из рас сеивающих свет материалов. Поставленная цель достигается тем, что в устройства для кон7роля прямолинейности оси и величины диаметров отверстий, содержащее расположенные последовательно источник света, конденсор, предметньш столик установленный с возможностью перемещения в,направлении перпендикулярном оптической оси устройства, а также систему регистрации, введено зеркало, установленное между источником света и предметным столиком с возможностью вращения вокруг оси, параллельной направлению перемещения этого столика, а система регистрации выполнена в виде щелевой.диафрагмы, ориентированной вдоль указанного направления, фотоприемника, установленного за диафрагмой, двух компараторов, входы которых соединены с выходом фотоприемника, частотомера, соединенного с выходом первого компаратора, осциллографа, подключенного, к выходу второго компаратора, и источника регулируемого напряжения, выход которого соединен со входами второго компаратора и вольтметра. На фиг.1 представлено устройство, блок-схема; на фиг.2 - кривая распределения освещенности Е от координаты L на тыльной шлифованной поверхности образца с контролируемым отверстием. Устройство контроля включает расположенные последовательно источник света 1, вращаемое сканирующее зеркало 2, конденсор 3, предметный столик 4, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси устройства (на фиг.1 перпендикулярно плоскости чертежа), щелевую диафрагму 5, фотоприемник 6, два компаратора 7 и 8, которых соединены с выходом фотоприемника 6, частотомер 9, соединенный с выходом компаратора 7, осциллограф 10, подключенный к выходу компаратора 8, и источник регулируемого напряжения 11, выход которого соединен со входами компаратора 8 и вольтметра 12. Зеркало 2 может быть расположено и между элементами 3 и 4. Образец 13 с контролируемым отверстием 14 устанавливается на столик 4 ак, чтобы ось отверстия 14 была пс., аллельна направлению перемещения столика 4 и проходила через оптическую ось устройства, а фокус конденсора 3 совпадал с передней шлифованной поверхностью 15 образца 13. При зтом ось вращения зеркала 2, ось контролируемого отверстия 14 и большая сторона щелевой диафрагмы 5 взаимно параллельны. Устройство работает следующим образом.

3

Излучение источника света 1 падает на зеркало 2. Отразившись от него, излучение фокусируется конденсором 3 в плоскость передней поверхности 15 образца 13, причем диаметр пятна в этой плоскости должен быть меньше диаметра контролируемого отверстия 14. При прохождении излучения сквозь шлифованную поверхность оно приобретает индикатрису рассеяния. Контролируемое отверстие 14 выполняет при этом роль воздушной линзы, рассеивающей часть излучения, в результате чего на противоположной тыльной стороне 16 образца 13 формируется изображение, распределение освещенности которого представлено на фиг.2. Сканирование зеркала 2 необходимо для развертки этого изображения во времени, в результате которой с фотоприемника 6 снимается сигнал, соответствующий указанному распределению (фиг.2). Этот сигнал компарируется компаратором 7, уро- вень срабатывания которого находится несколько выше точки С. На выходе компаратора 7 образуются два импульса, расстояние между которыми характеризует диаметр отверстия 14 и соответствует расстоянию между точками А и В, измеряемому частотомером 9. Постоянство показаний частотомера 9 при перемещении образца 13 вдоль оси отверстия 14 свидетельствует об отсутствии флуктуации контролируемого диаметра и наоборот. Количественная оценка этих флуктуации может быть осуществлена после соответствующей калибровки устройства.

Прямолинейность оси отверстия 14 контролируется следую115им образом.

При сканировании зеркала 2 происходит перемещение светового пятна, сфокусированного на шлифованную поверхность 15, в направлении; перпендикулярном оси контролируемого отверстия 14. Если-ось этого отверстия лежит на оптической оси, распределение освещенности (фиг.2) и форма сигнала на выходе фотоприемника 6 сим- метричны относительно точки С. При отклонении оси контролируемого от99904

верстия 14 симметричность сигнала нарушается, т.е. точка А оказывается, например, ниже точки В.

Сигнал с фотоприемника 6 поступает

5 .на вход компаратора 8, уровень срабатывания которого определяется источником регулируемого напряжения 11. Когда этот уровень несколько выше точки С, на экране осциллографа 10

0 Наблюдаются два импульса. При достижении уровнем срабатывания нижнего ма:симума (например, точки А) на э сране осциллографа 10 два импульса сменяются одним. В этот момент фиксируют показания вольтметра 12. Когда, значение уровня срабатывания.достигает значения верхнего максимума, т.е. точки В, импульс с экрана осциллографа 10 исчезает. В этот момент также фиксируют показания йольтметра 12. Отсчеты, снятые по вольтметру 12,характеризуют непрямолинейность оси отверстия.

Тарировку прибора осуществляют

5 применяя образцы с известным значением диаметра и перемещая сам образец на известные расстояния в направлении, перпендикулярном оси контролируемого отверстия.

0

Использование предлагаемого устройства для контроля отверстий позволяет исключить трудоемкую операцию полирования поверхностей образцов, необходимую при визуальном контроле отверстий с помощью известных устройств. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет контролировать отверстия в образцах, выполненных из - визуально непрозрачных материалов, что в свою очередь позволяет шире использовать номенклатуру материалов.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом-прототипом позволяет контролировать диаметр и прямолинейность i оси глубоких отверстий переменного сечения, выполнейных в образцах со шлифованными поверхностями и иэ ви зуально непрозрачных рассеивающих свет материалов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРЯШЛИНЕЙНОСТИ ОСИ И ВЕЛИЧИНЫ ДИАМЕТРОВ ОТВЕРСТИЙ, содержащее расположеннуе последовательно источник света, конденсор, предметный столик, установленный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси устройстваj а также систему регистрации, о т л ичающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, за счет обеспечения контроля параметров отверстий в образцах со шлифованными поверхностями или выполненных из рассеивающих свет материалов, в него введено зеркало, установленное между источником света и предметным столиком с возможностью вращения вокруг оси, параллельной направлению перемёщения этого столика, а система регистрации выполнена в виде щелевой диафрагмы, ориентированной вдоль указанного направления, фотоприемника, установленного за диафрагмой, двух компараторов, входы которых соединены с выходом фотоприемника, частотомера, соединенного с выходом первого компаратора, осциллографа, подключенного к выходу второго компаратора, и источника регулируемого напряжения, выход которого соединен с входами второго I компаратора и вольтметра. СО со ;о ;о