Фотоэлектрическое измерительное устройство Советский патент 1986 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного измерения внешних углов конических поверхностей.

Цель изобретения - повышение про- изводительности измерения.

На фиг. 1 представлейа принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - положение щелевой диафрагмы по отношению к контролиру- емому объекту при измерении угла конуса.

Фотоэлектрическое устройство содержит источник 1 света и последовательно по ходу излучения располо- женные диафрагму 2 и объектив 3, образующие осветитель 4, дополнительную диафрагму 5, выполненную в виде щели, фотоприемник 6, усилитель 7, электрически связанный с фотоприем- НИКОМ, индикатор 8 тока, механизм 9 перемещения, вал 10 и индикатор 11 перемещения, оцифрованный в угловых величинах.

Осветитель и фотоприемник скреп- лены с валом.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно устройство устанавливают на металлорежущем станке так, ч.то ось вала 10 перпендикулярна оси шпинделя станка, в котором установлена контролируемая деталь 12 кони- ;ческой формы. Контролируемую деталь располагают между осветителем 4с дополнительной диафрагмой 5 и фото- приемником 6 так, что она частично перекрывает световой пучок от осветителя. Освещают источником 1 света диафрагму 2, расположенную в фокальной плоскости объектива 3. Коллими- рованный пучок, сформированный объективом, направляют на дополнительную диафрагму 5, после которой про- шедший ее световой пучок имеет прямо угольную форму. Преобразованный пучок направляют в фотоприемник, уста- новленньм коаксиально с освети-телем Фотоприемник 6 перехватывает весь пучок, прошедший щелевую диафрагму, и преобразует световой сигнал в элерический, который затем усиливается в усилителе 7. Величина сигнала с усилителя постоянно контролируется

по индикатору 8 тока, В начальном положении дополнительная диафрагма 5 ориентирована геометрическим цент- ,ром щели вдоль плоскости, проходящей

|

через оптическую ось устройства (осветителя 4) и ось вала 10.

Механизмом 9 перемещения осветитель 4, дополнительную диафрагму 5 и фотоприемник 6 поворачивают вокруг оси вала 10, контролируя величину сигнала по индикатору 8 тока. При перемещении (вращении) осветителя и фотоприемника контролируемая деталь частично экранирует световой поток, сформированный щелью дополнительной диафрагмы, в результате чего сигнал на выходе фотоприемника 6 изменяется. Величина сигнала пропорциональна площади светового пучка (S), не экранируемого контролируемой деталью 12. Она определяется как отношение S m-h, где h - высота щели, m - средняя линия проекции пучка в плоскости фотоприемника. Форма проекции - трапеция, в момент, когда щелевая диафрагма оказывается перпендикулярной образующей конуса контролируемой детали 12, форма проекции светового пятна становится прямоугольной. В этом случае средняя линия m проекции пучка оказывается минимальной и, как следствие, при неизменной высоте h щели сигнал на вьгходе фотоприемника также минимален.

Для данного положения устройства по индикатору 11 положения берут отсчет угла, который равен углу поворота дополнительной диафрагмыЫ от начального положения, при котором ее центр перпендикулярен-оси контролируемого конуса. Поскольку начальное и конечное положения щелевой диафрагмы являются перпендикулярными оси контрвлируемого конуса и его образующей, значение на индикаторе 11 положения соответствует половине угла контролируемого конуса Ы- (фиг. 2).

|

Предлагаемое устройство позволяет бесконтактным методом по одному замеру определить угол конической детали непосредственно в угловой мере, что дает возможность повысить производительность измерений.

Формула изобретенияФотоэлектрическое измерительное устройство, содержащее осветительную систему, установленную с возможностью перемещения и выполненную из источника света, первой диафрагмы

и объектива, в фокусе которого установлена первая диафрагма, фотоприемник, усилитель, соединенный с ним индикатор тока, механизм перемещения осветительной системы и фотоприемника и индикатор перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности измерения, оно снабжено второй диафрагмой, выполненной в виде прямоугольной щели, установленной на выходе осветительной системы, и валом, установленным с возможностью поворота вокруг своей оси, один конец вала соединен с индикатором перемещения, а другой - с осветительной системой через механизм ее перемещения вокруг

оси вала, осветительная система и фотоприемник установлены коаксиаль- но между собой и механически соединены с валом, ось вала параллельна оптической оси устройства, а вторая

диафрагма ориентирована так, что середина высоты ее щели находится в плоскости, проходящей через оптическую ось устройства и ось вала.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить производительность измерения внешних углов конической детали путем определения значения угла конической, детали бесконтактным методом непосредственно в угловой мере. Осветителем и щелевой диафрагмой формируют пучок прямоугольной формы, который направляют в фотоприемник, в котором световой сигнал преобразуется в электрический и усиливается в усили- теле. Величина сигнала с усилителя контролируется по индикатору тока. В начальном положении устройства щелевая диафрагма ориентирована геометрическим центром отверстия перпендикулярно оси контролируемого объекта. Механизмом перемещения осветитель, щелевую диафрагму и фотоприемник поворачивают вокруг оси вала параллельно оптической оси устройства, контролируя величину сигнала по индикатору тока, При повороте осветителя, щелевой диафрагмы и фотоприемника контролируемая деталь будет частично экранировать световой поток, сформированный щелью диафрагмы, в результате чего сигнал на выходе фотоприемника будет изменяться. Минимальная величина сигнала на выходе фотоприемника будет соответствовать установке щелевой диафрагмы . перпендикулярно образующей конической поверхности контролируемой детали. Для данного положения устройства по индикатору положения, оцифрованному в угловой мере, бе.рут отсчет угла, который соответствует углу поворота устройства от начального положения, это значение угла будет соответствовать половине угла контролируемого конуса. 2 ил. (Л 1С 1С о СП

Фиг.1

Фмг.

Редактор О.Юрковецкая

Составитель Н.Солоухин Техред Н.Бонкало

Заказ 2110/28 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно- оли1 рафическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Л. Пилипенко