Устройство для измерения угловых параметров деталей Советский патент 1988 года по МПК G01B11/26 

(Л

ел

00

11)(епляется светоделителем 3 на два г|учка, которые последовательно отра- я:аются от двух плоских зеркал 4 и 5. II промежуток между зеркалами устанавливается контролируемая дeтaJiь 16, Пучки света, отраженные от торцов детали 16, отражаются плоскими зеркалами 4 и 5 в направлении к светоделителю 3, на выходе которого установлена афокальная система из двух объективов 9 и 10. Диафрагма 11 выполнена с возможностью перемещения в двух изаимно перпендикулярных направлениях Пучки света, отраженные от торцов ;:;етали 16 и прошедшие светоделитель 3 направлении оптической системы 9 10, создают в плоскости диафрагмы 11 два размытых в результате дифракции на торцах детали 1б изображения точечного источника излучения. При закрытом одном и открытом другом фотозатворах 7 и 3 разворотом детали 16 совмещают центр одного изображения с центром отверстия диафрагмы. Затем закрывают ранее открытый и открывают ранее закрытый фотозатворы 7 и 8 и перемещением диафрагмы 11 совмещают центр ее отверстия с центром другого изображения. По величине отклонения центра изображения отверстия диафрагмы 11 в плоскости сетки 13 зрительной трубы определяют угол кли- новидности контролируемой детали. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля клиновид- ности прозрачных и непрозрачных деталей с малой отражающей поверхностью. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений. Пучок излучения лазера 1, прошедший телескопический расширитель 2 пучка, рас

щт

1

Изобретение относится к коитроль- йо-измерительной технике и может быть использовано, например, в оптико-ме- з аническом производстве для контроля ллиновидности прозрачных и непрозрач- ьк стержней, пластин, трубок и т.п.. Деталей с малой площадью отражающей поверхности.

Целью изобретения является повыше- le чувствительности и точности измерения.

На чертеже представлена оптическая 4хема предлагаемого устройства.

Устройство содержит лазер 1, теле- фкопический расшири тель 2 лазерного йучка, светоделитель 3, установленный ijio ходу пучка, два плоских зеркала 4 Е 5, расположенные таким образом, что йучки излучения, выходящие из свето- ;| елителя 3, распространяются по одно- ii«ry замкнутому контуру навстречу и па- ; аллельно друг другу и вновь попадают :На светоделитель 3 полуволновую :11ластину 6 и фогозатвор 7, установ- .|1енные по ходу пучка между светоделителем 3 и зеркалом 4, фотозатвор 8, установленный по ходу пучка между Ьветоделителем 3 и зеркалом 5, афо- Кальную оптическую систему, состоя- В1ую из двух объективов 9-и 10, расположенную по оси, направление которой зеркально симметрично относительно плоскости светоделителя 3 направлению

оси лазерного пучка, диафрагму 11, выполненную в виде пластины с заданным коэффициентом светопропускания, нанесенным на ее поверхности пере- крестием и отверстием в центре перекрестия, установленную с возможностью плавного перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости совмещения фокальных плоскостей объективов 9 и 10, отсчетную зрительную трубу, установленную на выходе оптической системы 9-10 вдоль ее оптической оси, содержащую объектив 12, сетку 13, окуляр 14 и поляроид -15, выполненный с возможностью разворота вокруг оптической оси.

Параметры афокальной оптической системы выбраны из условия f-(

f-7l, 1

где fJ - фокусное расстояние объектива 9;

fi фокусное расстояние объектива ТО.

Размер диафрагмы 11 определяется соотношением

d DI

где А - длина волны излучения лазера;

DJ - световой диаметр объектива 10, равный диаметру входного зрачка зрительной трубы.

Указанное соотношение выбирается из условия полного заполнения апертуры второго объектива 10 в результате дифракции света на диафрагме 11, а также для повышения точности наведения диафрагмы 11 на центр дифракционного изображения, создаваемого первым объективом 9 оптической системы.

Устройство работает следующим образом.

Для измерения угловых параметров детали 16, например угла клиновидноети 9 стержня малого диаметра, стер- , жень устанавливают в простганстве между зеркалами 4 и 5. При этом в поле зрения зрительной трубы-появляются два дифракционных кружка, возникаю- 1ЦИХ в результате отражения пучков от противоположных торцов стержня. Размер центральной зоны световых круж- . ков определяется известным выражением Эйри и для диаметров стержней менее трех миллиметров превосходит бо- лее, чем на порядок размер диафрагмы 11. После этого закрывают фотозатвор 8 и плавными разворотами стержня вокруг взаимно перпендикулярных осей, осуществляемыми юстировоч- ным приспособлением (не показано), совмещают один из световых кружков с диафрагмой 11, центр которой предварительно совмещен с оптической осью устройства.

В результате дифракции света на диафрагме 11, размер которой меньше диаметра центральной зоны кружка Эйри для объектива 10, дифрагированный пучок заполняет полностью апертуру объектива 10, световой диаметр которого равен входному зрачку зрительной трубы, в фокальной плоскости трубы строится изображение диафрагмы 11. Совмещение центра светового кружка с точечной диафрагмой определяют по максимальной яркости изображения диафрагмы на фоне светового кружка. Разворотами поляроида 15 можно регулировать яркость изображения диафрагмы. После этого закрывают фотозатвор 7, - а фотозатвор 8 открывают. В поле зрения зрительной трубы появляется световой кружок, сформированный пучком, отраженным от второго торца контролируемого стержня. Этот световой кружок строится вначале с помощью объектива 9 в его фокальной плоскости на поверхности светопропуска ющей пластины

0

j о 5

0 5

0

5

0

45

диафрагмы 11, а затем отображается объективом 10 и объективом 12 зрительной трубы в плоскости измерительной сетки 13 зрительной трубы. Размер центральной зоны светящегося кружка в плоскости измерительной сетки зри- тельной трубы определяется выражением Эйри с учетом коэффициента линейного увеличения и намного превышает размер отверстия диафрагмы 11. Затем перемещением диафрагмы 11 совмещакгг центр отверстия с центром указанного выше светового кружка. Контроль совмещения осуществляют по максимальной яркости изображения отверстия диафрагмы 11 на фоне светового кружка. Таким образом, из дифракционного светового кружка формируется вторичный точечный источник света с размером, определяемым размером отверстия диафрагмы 11. Изображение диафрагмы 11 строится в плоскости измерительной сетки зрительной трубы объективами 11 и 12. При этом оно смещено от центра перекрестия измерительной сетки на величину, равную удвоенному значению угла клиновидности 8 контролируемой детали, умноженному на коэффициент углового увеличения оптической системы 9-10.

Формлула изобретения

Устройство для измерения угловых параметров деталей, содержащее источник параллельного пучка монохроматического излучения, установленный на пути пучка светоделитель, два плоских зеркала, установленные по ходу пучков, выходящих из светоделитепя, и оптически связанные друг с другом, полуволновую пластинку и фотозатвор, установленные между светоделителем и одним из плоских зеркал, отсчетную зрительную трубку, установленную по ходу пучка, вторично прошедщего светоделитель в направлении, зеркально симметричном направлению оси источ- j ника относительно плоскости светоделителя, отличающееся тем, что, с целью повышенся чувствительности и точности измерения, оно снабжено афокальной оптической системой из двух объективов, расположенной между светоделителем и зрительной трубой, диафрагмой, установленной с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в

1лоскости сормещения фокальных плос- |состей объективов оптической системы, вторым фотозатвором, расположенным мезвду светоделителем и вторым плоским зеркалом, а фокусные расстояния f и fj соответственно первого и второго объективов по ходу излучемлл и диаметр d отверстия диафрагмы выбраны iks соотношетшй

;

d - DZ

где д - длина волны излучения;

гD - световой диаметр второго объектива, равный диаметру входного зрачка зрительной трубы.