Устройство для измерения деталей вращения Советский патент 1988 года по МПК G01B21/08 

af

tr t-J , а- ft

i

en

00 СЛ

af

tt J

«Ml

I Изобретение относится к измери- |Тельной технике и может быть исполь- |зовано для измерения параметров деталей вращения типа вал.

Цель изобретения - повьпиение точности измерений и расширение функциональных возможностей устройства путем оценки величины шероховатости поверхности и увеличения контролируемых параметров.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - поле зрения фотодиодной матрицы,

Устройство содержит раму 1, раз- мещенную в направляю чих каретки 2, шаговый электродвигатель 3, приводящий во вращение винт 4 и обеспечивающий перемещение рамы 1 в плоскости, перпендикулярной оси вращения измеряемой детали 5, шаговый электродвигатель 6, приводящий во вращение винт 7 и обеспечивающий перемещение рамы 1 вдоль оси вращения измеряемой детали 5 по направляющим 8 и 9, опору для размещения детали, Например центры 10 и 11, оптически связанные источник 12 света и фотоприемник, выполненный в виде дискретной фоточувствительной системы, например фото диодной матрицы 13, размещенные на противоположных стойках рамы по разные стороны от измеряемой детали 5, оптическую систему, состоящую из последовательно установленных за источником 12 света по ходу светового пото ка конденсора 14, преломляющего зеркала 15, установленных на одной стойке рамы 1, преломляющего зеркала 16 и объектива 17, установленных на противоположной стойке рамы 1, датчики 18 и 19 линейного перемещения, измеряющие горизонтальное и вертикальное пе ремещение рамы 1 относительно измеряемой детали 5, электродвигатель 20, осуществляющий перемещение центра 10, привод вращения детали, выполненный в виде электродвигателя 21.

Устройство содержит также блок управления и вычислений, выполненныйs например, в виде связанных кана4зом общая щина микроЭВМ 22 (в качестве микроэвм может быть использована ЭВМ Электроника 60М) и контроллера 23 управления, блок 24 обработки сигнала, блок 25 управления фотоприемни- ком, блок 26 управления перемещением рамы, блок 27 измерения перемещений и блок 28 управления вращением из

s 0 5 д

5

0

5

0

меряемой детали 5. Четыре выхода контроллера 23 управления связ аны соответственно с входами блока 24 обработки сигнала, блока 25 управления фотоприемником, блока 26 управления перемещением рамы и блока 28 управления вращением измеряемой детали 5, первый и второй входы контроллера 23 управления связаны соответственно с выходами блока 24 обработки сигнала, блока 25 управления фотоприемником, блока 26 управления перемещением рамы и блока 28 управления вращением измеряемой детали 5, первый и второй входы контроллера 23 управ;1ения связаны соответственно с выходами блока 24 обработки сигнала и блока 27 измерения перемещений, два входа которого связаны с датчиками 18 и 19 линейного перемещения соответственно. Вход блока 24 обработки сигнала связан с выходом фотодиодной матрицы 13, к входу которой подключен выход блока 25. Два выхода блока 26 управления перемещением рамы связаны с входами шаговых электродвигателей 3 и 6 соот- ветственно, а выходы блока 28 - с входами электродвигателей 20 и 21 .

Устройство работает следующим образом.

Зажим детали осуществляется центром 10 задней бабки устройства автоматизированного измерения размеров, а перемещение заднего центра 11 осуществляется электродвигателем 20. Вращение измеряемой детали осуществляется электродвигателем 21 привода шпинделя передней бабки устройство.

Измеряемая деталь 5 устанавливает-. ся и зажимается в центрах 10 и 11. В микроэвм 22 известным способом загружается программа изменений конкретной детали. МикроЭВМ 22 связана с контроллером 23 управления шинами адреса данных и управления.

Контроллер 23 управления является устройством связи и организации обмена между центральным процессором микроэвм 22 и внешними блоками устройства.

В соответствии с заложенной программой в микроэвм 22 контроллер 23 управления вырабатьгаает последователь- ньй ряд команд: первая команда направлена к блоку 26 управления перемещением рамы, вырабатывающему сигналы управления электрическим двигателем 6, который, вращаясь посредством

3

винта 7, перемещает каретку 2 в заданную (по программе) координату измерения. Котроль перемещения каретки осуществляется датчиком 18 линейного перемещения (например, индуктосин). При достижении кареткой 2 заданной координаты блоком 27 измерения перемещений вырабатывается сигнал, который направлен в контроллер 23 управления. Контроллером 23 управления вьфабатывается команда прекращения движения каретки 2 и одновреклнно подается сигнал на блок 26 управления перемещения рамы для включения шагового электродвигателя 3 вертикального перемещения рамы 1.

Рама 1 из нижнего исходно о положения перемещается вверх перпендикулярно оси измеряемой детали 5. Луч света от источника 12 через конденсор 14, зеркала 15 и 16 и объектив 17 попадает на фотодиоднуго матрицу 13, При движении рамы 1 в поле оптической системы попадает нижняя кром- ка детали 5 и на фотодиодной матрице 13 проецируется профиль участка образующей детали с До появления изображения на фотодиодной матрице 13 непрерывно производится анализ пер- вой строки на наличие изображения. Появление тени на любом участке первой строки сигнализирует о захвате кромки изображения. Блок 25 переключает блок 24 обработки сигнала в режим преобразования изображенья в числовой эквивалент.

Блок 24 обработки предназначен для преобразования временного интервала, генерируемого блоком 25 управлния фотоприемником, в некоторое коли чество импульсов, пропорциональное его длительности, суммирования этих импульсов при изменении адресов стро хранения и передачи на входные щины микроэвм 22 в виде последовательност байтовой информации, для определения наличия оптической информации, в режме поиска кромки детали 5.

Блок 25 предназначен для согласо

вания входных и выходных параметров

фотодиодной матрицы 13, организации управления и усиления малых сигналов на выходе фотодиодной матрицы 13.

Участок кромки детали 5, спроецированный на фотодиодную матрицу 13, блоком 25 преобразуется в ряд числовых значений ординаг (по числу столбцов фотодиодной матрицы), поступаю10

15

20

11

25 35

0

5

5854

ших в счетно - суммирующее устройство и являющигся исходными данными для определения средней линии профиля и параметров шероховатости поверхности детали Р . Этим же сигналом- через контроллер 23 управления включается блок 27 измерения перемещений, который фиксирует расстояние, пройденное рамой 1 от момента появления тени на первой строке фотодиодной матрицы 13 до момента засветки первой строки фотодиодной матрицы 13 при выходе рамы 1 за габариты измеряемой детали 5. Засветка любого участка.первой строк й фотодиодной матрицы 13 приводит к тем же результатам, что и появление тени (участок кромки детали, спроецированный на фотодиодную матрицу 13, преобразуется в ряд числовых значений - ординат для определения средней линии профиля и параметров шероховатости).

Данные ординат, величина перемещения контроллером 23 управления по типам данных передаются в №1кроЭВМ 22, где в результате обработки информации одного замера получают диаметр детали (размер между двумя средними линиями верхнего и нижнего профиля), К-J - параметры шероховатости. С помощью шагового электродвигателя 6 каретка 2 перемещается вдоль оси измеряемой детали 5 к новой координате измерения, и процесс, измерения производится при движении рамы 1 вниз аналогично описаному. Совмещение движений: вертикального - измерительной рамы 1, горизонтального - каретки 2 и вращательного - детали, позволя- - ет определить все (х:новные параметры детали - размеры в заданных сечениях, эллипсность, конусность, биение и др.

Пример . Применяют фотоматрицу МФ 16. При движении в момент времени t (фиг.2) проекция детали затемняет одну или несколько элементов первой строки. При этом могут быть затемнены элементы последуюйсих одной или нескольких строк, что на работу системы не влияет. Затемнение элементов первой строки сигнализирует о наличии кромки детали и вызывает сигнал, переключающий блок 25 на опрос всех ее строк. Опрос строк производится в момент времени tj, т.е. после очередного перемещения рамы 1 в паузе ее движения. Выбор шага (дискреты) перемещения рамы 1 определяют

5 - 14

исходя из допустимой точности измере- 1|шй предлагаемой величиной шероховатости поверхности. Для токарной обработки шероховатость Kj, 20-40 мкм, 5еличина дискреты перемещения выбирается, исходя из условий полного ото- ()ражения профиля кромки детали на (ютодиодной матрице 13 (момент време- т t) при любом положении изображения в начальный момент времени t .

Размер -проекции отображения определяется выбранной точностью измерения. Так как резьбовая поверхность гвляется разновидностью шероховатости, но с совершенно определенным иагом и высотой гребешков, то устрой- (;тво вьтолняет операции по измерению резьбовых поверхностей с контролем 1 еометрии профиля резьбы.

Дпя вьтолнения замеров резьбовых поверхностей объектив снабжен транс- с1локатором.

формула изобретения

I 1. Устройство для измерения деталей вращения, содержащее основание, установленную с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной основанию, раму, стойки которой предназначены для размещения по разные стороны от оси вращения детали, располагаемой в плоскости, параллель ной основанию, привод перемещения 1)амы, оптически связанные источник |(:вета и фотоприемник с объективом, ) ас положен ныв на противоположных Ьтойках рамы, датчик линейного пере- ещеняя рамы в плоскости, перпендику

15856 „

лярной к основанию, отличающееся тем, что, с целью повыше:- ния точности и расширения функциона- льных возможностей путем обеспечения измерений наряду с диаметром детали вращения и других ее параметров, оно снабжено приводом перемещения рамы в плоскости, параллельной ос нованию,

10 датчиком линейного перемещения рамы в плоскости, параллельной основанию, блоком управления и вычислений, блоком обработки сигнала, блоком управления фотоприемником, блоком управле с ния перемещением рамы, блоком измерения перемещений, блоком упгавления вращением детали, четыре выхода блока управления и вычислений связаны соответственно с входами блока обработки

2Q сигнала, блока управления фотоприемником, блока управления перемещением рамы, блока управления вращением детали, два входа блока управления и вычислений связаны соответственно с

25 выходами блока обработки сигнала и блока измерения перемещений, два входа которого связаны с выходами датчиков линейного перемещения, вход блока обработки сигнала связан с выходом

2Q фотоприемника, вхбд которого.связан с выходом блока управления фотоприемником, выходы блока управления перемещением рамы связаны соответственно с выходами приводов перемещения рамы, а фотоприемник выполнен в виде фотодиодной матрицы.

2. Устройство по п.1, отличающее с я тем, что оно снабжено трансфлокатором, связанным с объективом.

35

Тень кромки детали.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности измерений и расширение функциональных возможностей. При движении рамы 1 с размещенными на ее противоположных стойках источником 12 света и фотодиодной матрицей 13 производится фиксирование появления кромки измеряемой детали 5 в поле зрения фотодиодной матрицы 13. Блок 25 управ ения приемником переключает блок 24 обработки сигнала в режим преобразования изображения в цифровой эквивалент, на выходе которого сформируются данные для определения средней линии профиля и параметра шероховатости поверхности. Контроллер 23 управления включает блок 27 измерения перемещений рамы 1. Данные ординат, величина перемещения контроллером 23 управления передаются в микроэвм 22, где вычисляются параметры детали вращения - ее диаметр, эллипсность, конусн ость и др. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. (Л

1 357 9 11 13 1$ Стипвцы

9UZ.2

1

Направление

дви.)кени1( фотфнатриц