Устройство для измерения непрямолинейности объекта Советский патент 1987 года по МПК G01B21/30 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля непрярлолинейности поверхностей длинномерных объектов и ее коррекции, и может быть использовано в машиностроении при производстве крупногабаритных деталей, имеющих поверхности, к которым предъявляются высокие требования по неплоскостности и ненараллельности.

Цель изобретения - обеспечение коррекции при обработке резанием длинномерных объектов за счет стабилизации в пространстве визирного луча, преобразования уг- смещений подвижной платформы в линейные смещения светового луча и обеспечения одновременной автоматической коррекции непрямолинейности поверхности объекта.

Ма чертеже изображено устройство для измерения непрямолинейности объекта.

Устройство содержит две опоры 1 и 2, из.1 учатель 3, измерительную головку 4, подвижную платформу 5, позиционно-чувстви- те.:|ьный фотодетектор 6, электронный блок 7, регистрирующий прибор 8, подналадчик 9 с режуодим инструментом и блок 10 стабилизации. Излучатель 3 и позиционно-чув- ствительный фотодетектор 6 укреплены на неподвижных опорах 1 и 2. Измерительная головка 4 расположена между опорами 1 и 2 иа подвижной платформе 5 и содержит последовательно расположенные параллельные полупрозрачную пластину 11 и зеркальную пластину 12 и позиционно-чувстви- тельный фотоприемник 13, выход которого является выходом измерительной головки 4. Блок 10 стабилизации выполнен в виде последовательно соединенных схемы 14 анализа сигнала рассогласования, схемы 15 формирования управляющего напряжения и исполнительного механизма 16, вход схемы 14 анализа сигнала рассогласования является входом блока 10 стабилизации. Исполнительный механизм 16 механически соединен с излучателем 3. Электронный блок 7 снабжен вторым выходом и выполнен в виде последовательно соединенных второй схемы 17 анализа сигнала рассогласования и второй схемы 18 формирования управляющего напряжения. Вход второй схемы 17 анализа сигнала рассогласования является входом электронного блока 7, ее второй выход - первым выходом электронного блока 7, выход второй схемы 18 формирования управляющего напряжения является вторым выходом электронного блока. Выход измерительной головки 4 соединен с входом электронного блока 7, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора 8. Вход блока 10 стабилизации соединен с выходом пози- п.,ионно-чувствительного фотодетектора 6. В -о()ой вы.ход электронного блока 7 соединен с входом подналадчика 9 с режущим инструментом. Позиционно-чувствительный фогонриемник 13 может быть выполнен в

0

виде последовательно расположенных объектива 19, виброщелевого модулятора 20 и фотодатчика 21.

Устройство работает следующим образом.

Излучение излучателя 3, в качестве которого может быть использован лазер с коллиматором, в виде светового луча направляется в сторону полупрозрачной пластины 11, расположенной в измерительной головке 4 на подвижной платформе 5, которая имеет возможность свободного перемещения по поверхности контролируемого объекта. Излучение разделяется полупрозрачной пластиной на два световых потока, из которых один направляется в сторону зер5 кальной пластины 12, а другой - в сторону позиционно-чувствительного фотодетектора 6. Блок 10 стабилизации предназначен для стабилизации заданного направления распространения светового луча в пространстве. Вследствие влияния различного рода фак0 торов (вибрации, температуры, турбулентности и др.) происходят медленные флуктуации направления распространения луча. После прохождения полупрозрачной пластины 11 излучение падает на поверхность

5 позиционно-чувствительного фотодетектора 6, сигнал с которого поступает на вход блока 10 стабилизации, т. е. на схему 14 анализа сигнала рассогласования, которая управляет схемой 15 формирования управляющего напряжения. Схема 15 формироваQ ния управляющего напряжения вырабатывает напряжения, пропорциональные смещению направления излучения в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Исполнительный механизм 16 механически связанный с излучателем 3, воздействуя на него,

5 осуществляет угловые смещения направления излучения. Таким образом, автоматически поддерживаются первоначально заданные угловые положения оптической оси излучателя 3.

При перемещении подвижной платформы

5 по поверхности объекта вследствие отклонений поверхности от идеальной происходят угловые смещения платформы 5. Величина угловых смещений зависит от расстояния между опорными точками скользящих опор

с платформы 5 и высоты неровности поверхности в этих точках. Так как измерительная головка 4 жестко связана с платформой 5, то она также поворачивается относительно исходного положения на тот же угол. Угловой поворот полупрозрачной плас0 тины 11 вызывает изменение угла падения и отражения светового луча. Угловое смещение отраженного луча равно двойному углу поворота полупрозрачной пластины 11. В резульате поворота полупрозрачной пластины 11 изменяется угол падения излуче5 ния на зеркальную пластину 12. В силу того, что нормали к поверхностям полупрозрачной 11 и зеркальной 12 пластин направлены параллельно и встречно, поворот платформы

вызывает увеличение у;ла падения излучения на полупрозрачную пластину 11 и его уменьшение на зеркальную пластину 12 на одну и ту же величину.

Угловые повороты отраженного излучения компенсируются, и остаются только смещения направления излучения по высоте. Система пластин 11 и 12 осуществляет преобразование смещений платформы по высоте в линейные смещения луча позиционно- чувстБительном фотоприемнике 13. Сигнал с выхода фотоприемника 13 поступает на вход электронного блока 7, в котором анализируется второй схемой 17 анализа сигнала рассогласования. Выходные сигналы схемы 17, регистрируемые прибором 8, через вторую схему 18 формирования управляющего напряжения управляют работой подналад- чика 9 с режущим инструментом.

Позиционно-чувствительный фотоприемник 13, содержащий объектив 19, виброщелевой модулятор 20 и фотодатчик 21, работает следующим образом. Световой луч, про- щедщий через объектив 19, поступает на виб- роиделевой модулятор 20 таким образом, что, когда изображение излучателя 3 находится на оптической оси объектива 19, сигнал с модулятора 20, попадающий на фотодатчик 21, имеет определенную скважность, равную 2. При смещении изображения с оптической оси скважность оптического сигнала после модулятора 20 и, следовательно.,на выходе фотодатчика 2 изменяется в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от направления смещения.

Формула изобретения

. Устройство для измерения непрямолинейности объекта, содержащее две опоры, излучатель, измерительную головку, подвижную платформу, позиционно-чувствительный фотодетектор, электронный блок и регистрирующий прибор, излучатель и позиционно- чувствительный фотодетектор укреплены на

0

0

огюрах и оптически связаны. нзмерк1 :ьг; я головка расположена между опорами на подвижной платформе и содержит установленную по ходу светового луча полупрозрачную пластину и позиционно-чувствительный фотоприемник, выход которого является выходом измерительной головки, выход измерительной головки соединен с входом электронного блока, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения коррекции при обработке резанием длинномерных объектов, оно снабжено блоком стабилизации, содержащим пocлeдoвaтeль io соединенные схему анализа сигнала paccoivia5 сования, схему формирования управляющего напряжения и исполнительн151Й механизм угловых перемещений излучателя, вход схемы анализа сигнала рассогласования является входом блока стабилизации и соединен с выходом позиционно-чувствитсльного фотодетектора, в измерительную головку между полупрозрачной пластиной и пози- ционно-чувствительным фотоприемником введена зеркальная пластина, параллельная полупрозрачной пластине, а электронный блок снабжен вторым входом и выполнен в виде последовательно соединенных второй схемы анализа сигнала рассогласования и второй схемы формирования управляющего напряжения, вход второй схемы анализа сигнала рассогласования является входом электронного блока, ее второй выход - первым выходом электронного блока, выход второй схемы формирования управляющего напряжения является вторым выходом электронного блока, предназначенного для соединения с подналадчиком режущего ннстру5 мента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что позиционно-чувствительный фотоприемник выполнен в виде последовательно рас- .. положенных объектива, виброщелевого модулятора и фотодатчпка.

5

0

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является обеспечение коррекции непрямолинейности при обработке резанием длинномерных объектов за счет стабилизации в пространстве визирного луча, преобразования угловых смещений подвижной платформы в линейные смещения светового луча и обеспечения одновременной автоматической коррекции непрямолинейности. В устройстве стабилизация визирного луча осуществляется путем введения обратной связи между по- зиционно-чувствительным фотодетектором 6 и излучателем 3 через блок 10 стабилизации. Преобразование угловых смещений подвижной платформы 5 в линейное смещение светового луча на позиционно-чувстви- тельном фотоприемнике 13 реализуется с помощью зеркальной пластины 12, установленной в измерительной головке 4 параллельно полупрозрачной нластине 11. Для обеспечения одновременной автоматической коррекции непрямолинейности объекта в устройстве предусмотрен выход для соединения с подналадчиком режущего инструмента. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (О СО со ьо о а: о сд