Устройство для контроля прямолинейности и соосности Советский патент 1988 года по МПК G01B11/30 

N3

ОС

о со

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения прямолинейности объекта, и является дополнительным к основному авт. св. № 1100498.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет контроля также параллельности и перпендикулярности расположения объектов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - оптическая схема призменного блока.

Устройство содержит источник света, например лазер 1, зонную марку 2, призмен- ный блок 3, предназначаемый для раз.меще- ния на контролируемом объекте, и регист- рируюпдие устройства 4 и 5.

Устройство содержит также один из трех контролируемых объектов 6. Призменный блок выполнен из двух призм - куб 7 и 8, расположенных одна под другой, и пряморойством 4, а пучок света, отраженный приз- менным блоком 3 на угол, равный 90°, перехватывают вторым регистрирующим устройством 5.

Зонная марка 2 формирует изображение источника 1 света в плоскости анализа, в которой расположены регистрирующие устройства 4 и 5.

Если выверяемый контролируемый объект 6 располагается строго перпендикуляр- 10 но другому контрольному объекту 6 или, что адекватно, ось лазерного луча от источника 1, прощедщего зонную марку 2, до оптического блока 3 перпендикулярна с нормалью к выходной грани оптического блока 3., то в плоскости анализа регистрирующего устройства 5 фор.мируется согласованное дифракционное изображение источника света, т. е. угол между осями пучков, отраженных от светоделительных граней 10, 11 соответствующих призм - куб 7, 8, равен нулю.

15

угольной призмы 9, соединенной гипотенуз- 20 говорит о том, что нормаль к входной

ной гранью с боковыми поверхностями обеих призм - куб 7 и 8. Гипотенузные грани 10, 11 призм - куб 7 и 8 развернуты между собой на угол, равный 90°, и на них нанесено светоделительное покрытие.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно размещают источник 1 света и зонную марку 2 на одном из контролируемых объектов (фиг. 1), при этом ось пучка света ориентируют параллельно оси этого контролируемого объекта, на стационарную точку устанавливают регистрирующее устройство 4, закрепляющую ось контролируемого объекта 6. На другой контролируемый объект 6 устанавливают второе регистрирующее устройство 5 и призменный блок 3, при этом его входная грань ориентируется параллельно оси объекта, на котором он размещен. Затем направляют коллими- рованный монохроматический пучок света от источника 1 на зонную марку 2. Формируемый зонной маркой 2 пучок после нее перехватыварот призменным блоком 3. В призменпом блоке 3 пучок излучения делится светоделительными гранями 10, 11 призм - куб 7, 8 пополам. Часть пучка света проходит сквозь призмы - кубы 7, 8 без изменения направления и принимается регистрирующим устройством 4, другая часть пучка света отражаясь от светоделительных граней 10, 11 призм - куб 7, 8, отклоняется ими на угол равный 90°, по направлению к оси пучка источника 1. Причем отраженные пучки в обе25

30

грани призменного блока 3 совпадает с осью подающего пучка и, как следствие этого, объекты контроля 6 и 6 взаимно перпендикулярны.

Если условие перпендикулярности объекта 6 не выполняется, то возникает рассогласование между направлением оси пучка света после зонной марки 2 и нормалью к входной грани призменного блока 3.

Призменный блок 3 является призменным блоком двойного изображения, обеспечивающим зеркальное угловое рассогласование между пучками, отражаемыми им на регистрирующее устройство 5.

При наличии углового рассогласования (а) между направлением излучения и нормалью к входной грани призменного блока 3 на выходе из него отраженные от светоделительных граней 10 и 11 пучки разойдутся на угол, равный удвоенному углу (2а) входного рассогласования.

В результате в плоскости анализа регист- 40 рируюпдего устройства 5 формируется рассогласованное дифракционное изображение источника света.

Подвижкой одного }13 контролируемых объектов 6 добиваются совмещения обеих частей дифракционное изображения источника света.

При статическом контроле монтажа выполняют измерение линейной величины рассогласования дифракционного изображения источника света регистрирующим устройст35

45

их призмах - куб 7, 8 идут в противополож- -д вом 5, затем определяют угол отклонения

ных направлениях.

С помощью прямоугольной призмы 9 один из отклоненных пучков, например, от светоделительной грани II приз.мы - куб 8 вводят в другую призму - куб 7 и направляют его вдоль отраженного пучка от светоделительной грани 10 призмы 7.

Пучок света, прощедщий призменный блок 3, перехватывает регистрирующим устi3a.f

55

от перпендикулярности контролируе.мого элемента в соответствии с выражением

д

25

где а - угол отклонения элемента от перпендикулярности;

S - расстояние от оптического элемента 5 до регистрирующего устройства 3;

ройством 4, а пучок света, отраженный приз- менным блоком 3 на угол, равный 90°, перехватывают вторым регистрирующим устройством 5.

Зонная марка 2 формирует изображение источника 1 света в плоскости анализа, в которой расположены регистрирующие устройства 4 и 5.

Если выверяемый контролируемый объект 6 располагается строго перпендикуляр- но другому контрольному объекту 6 или, что адекватно, ось лазерного луча от источника 1, прощедщего зонную марку 2, до оптического блока 3 перпендикулярна с нормалью к выходной грани оптического блока 3., то в плоскости анализа регистрирующего устройства 5 фор.мируется согласованное дифракционное изображение источника света, т. е. угол между осями пучков, отраженных от светоделительных граней 10, 11 соответствующих призм - куб 7, 8, равен нулю.

20 говорит о том, что нормаль к входной

25

30

грани призменного блока 3 совпадает с осью подающего пучка и, как следствие этого, объекты контроля 6 и 6 взаимно перпендикулярны.

Если условие перпендикулярности объекта 6 не выполняется, то возникает рассогласование между направлением оси пучка света после зонной марки 2 и нормалью к входной грани призменного блока 3.

Призменный блок 3 является призменным блоком двойного изображения, обеспечивающим зеркальное угловое рассогласование между пучками, отражаемыми им на регистрирующее устройство 5.

При наличии углового рассогласования (а) между направлением излучения и нормалью к входной грани призменного блока 3 на выходе из него отраженные от светоделительных граней 10 и 11 пучки разойдутся на угол, равный удвоенному углу (2а) входного рассогласования.

В результате в плоскости анализа регист- 40 рируюпдего устройства 5 формируется рассогласованное дифракционное изображение источника света.

Подвижкой одного }13 контролируемых объектов 6 добиваются совмещения обеих частей дифракционное изображения источника света.

При статическом контроле монтажа выполняют измерение линейной величины рассогласования дифракционного изображения источника света регистрирующим устройст35

45

-д вом 5, затем определяют угол отклонения

-д вом 5, затем определяют угол отклонения

i3a.f

55

от перпендикулярности контролируе.мого элемента в соответствии с выражением

д

25

где а - угол отклонения элемента от перпендикулярности;

S - расстояние от оптического элемента 5 до регистрирующего устройства 3;

о - линейная величина рассогласования дифракционного изображения источника света.

Для контроля параллельности объектов призменный блок 3 и регистрирующее устройство 5 последовательно устанавливают на контролируемых объектах 6 и 6 при неизменном положении источника 1 и зонной марки 2, добиваясь каждый раз совмещения разъединенных дифракционных изображений источника света на плоскости анализа регистрирующего устройства 5.

Формула изобретения

Устройство для контроля прямолинейности и соосности по авт. св. № 1100498, отли

чающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет контроля также параллельности и перпендикулярности расположения объектов, ond снабжено призменным блоком, состоящим из двух призм - куб. прилегающих друг к другу своими основаниями, гипотенузные грани которых взаимно перпендикулярны и имеют светоделительное покрытие, и прям оуголь- ной призмы, ориентированной ребром прямого угла параллельно основаниям призм- куб и соединенной своей гипотенузной гранью с их боковыми поверхностями, призменный блок установлен между зонной маркой и регистрирующим блоком и предназначен для размещения на контролируемом объекте.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет контроля параллельности и перпендикулярности расположения объектов. Источник света и зонную пластину размещают вдоль оси одного из контролируемых объектов, а вдоль оси другого контролируемого объекта устанавливают нризменный блок двойного изображения и регистрирующее устройство. Призменный узел выполнен из двух призм-куб, расположенных одна над другой, и прямоугольной призмы, соединенной гипотенузной гранью с боковыми гранями обеих призм. Светоделительные грани обеих призм-куб развернуты одна относительно другой на угол, равный 90°. При наличии отклонения от угла, равного 90°, образованного осями контролируемых объектов, призменный блок формирует два изображения источника света на регистрирующем устройстве. По величине рассогласования между двумя сформированными дифракционными изображениями источника света судят о контролируемом параметре. 2 ил. ЕР (Л

-5

ери a 2

w

11