Устройство для контроля предельных отклонений линейных размеров изделий Советский патент 1988 года по МПК G01B11/02 

2

(

(Л

4 4 Ю

00 ю

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля нредельных отклонений линейных размеров изделий.

Цель изобретения - расширение и регулирование границ диапазона контроля.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 - схема расположения источника света относительно линзы.

Устройство для. контроля предельных отклонений линейных размеров изделий состоит из отражателя 1 в форме эллипсоида вращения с фокусами 2 и 3 и выходным отверстием 4 на большой оси 5 эллипсоида, оптической системы, предназначенной для разложения света на цвета, в виде линзы 6, главная оптическая ось 7 которой проходит через фокус 2, и фотоэлектрической спектральной установки 8, расположенной против выходного отверстия 4. Линза 6 и источник 9 света смонтированы в корпусе 10, причем линза 6 в корпусе 10 установлена с возможностью регулирования расстояния от линзы б до источника 9 света, для чего линза 6 закреплена в обойме 11, а последняя на резьбе ввернута в корпус 10.

Корпус JO установлен с возможностью поступательного перемеш,ения в направляющих 12 патрубка 13, жестко скрепленного с отражателем 1, и подпружинен пружиной 14. Корпус 10 снабжен измерительным наконечником 15, а патрубок 13 -

регулируемыми дистанционными упорами

16, упирающимися при производстве измерений в предметный стол 17.

Изделие 18 подлежит контролю. Лучи света после линзы 6 делят на длинноволновые (красные) 19 и коротковолновые (фиолетовые) 20, а та-кже лучи 21 в полости от- ражателя 1. Устройство с помощью шарнирного параллелограмма 22 может быть закреплено на стойке 23.

Линза 6 должна быть свободной от сферической аберрации, но обладать хромати- ческой аберрацией.

Немонохроматический световой луч, проходя через подобную линзу 6, расщепляется на лучи разных цветов, при этом фиолетовый луч отклоняется в большей мере, чем красный. Таким образом, фокусное расстоя- ние линзы 6 зависит от длины волны света, оно возрастает по мере перехода от фиолетовой области спектра к красной.

Расстояние а между точками 24 и 25 схода красных лучей и фиолетовых лучей соответственно зависит от расположения источника 9 света относительно линзы 6. Расстояние от источника 9 света до линзы 6 должно превышать фокусное расстояние линзы 6. При расположении источника 9 света на бесконечно большом расстоянии от линзы 6 расстояние а равно разности фокусных расстояний линзы б для красных и фиолетовых лучей. Чем ближе источник 9 света к

Q -5

5

п

0

5

5

0

фокусу линзы, тем больше величина расстояния.

Устройство работает следующим образом.

На предметный стол 17 укладывается подлежащее контролю изделие 18. Поворотом рычагов шарнирного параллелограмма 22 подают устройство на изделие 18, при этом измерительный наконечник 15 происходит в соприкосновение с изделием 18. При дальнейшем движении устройства на изделие 18 наконечник 15 будучи прижат к поверхности изделия 18 остается неподвижным и вместе с ним остается неподвижным корпус 10 с источником 9 света и линзой 6 н точками схода красных 24 и фиолетовых 25 лучей, а также точками схода остальных монохроматических лучей (не показаны), расположенных на оптической оси 7 между точками 24 и 25.

Эллипсоидный отражатель 1 вместе с фотоэлектрической спектральной установкой 8 перемещается относительно корпуса 10, при этом точки схода монохроматических лучей перемещаются относительно фокуса 2 отражателя 1. При совпадении точки схода лучей с фокусом 2 эти монохроматические лучи 21, отражаясь от поверхности отражателя 1, в силу оптических свойств эллипсоида обязательно проходят через фокус 3, после повторного отражения вновь через фокус 2 и т. д., постепенно приближаясь к большой оси 5 отражателя 1 и в конце концов через выходное отверстие 4 попадают в приемник фотоэлектрической спектральной установки 8. В каждом случае цвет монохроматических лучей 21 может быть поставлен в соответствие с перемещением измерительного наконечника 15 относительно патрубка 13. Следовательно, по цвету лучей 21 можно судить о размере предмета изделия 18.

Если положение наконечника 15, при котором точка 24 схода красных лучей совпадает с фокусом 2, соответствует минимальному допустимому значению измеряемого размера, то цвет лучей 21 будет характеризовать превышение фактического размера изделия 18 над допускаемым минимальным размером.

Вращая обойму II, Можно изменять расстояние а за счет изменения расстояния от линзы 6 до источника 9 света. При этом можно подобрать такую величину а, чтобы точка 25 схода фиолетовых лучей соответствовала максимальному допустимому значению измеряемого размера. Тогда размер а будет равен полю допусков на размер изделия 18.

При такой настройке устройство может работать в двух режимах: в режиме калибра и в режиме мерительного инструмента.

В режиме калибра, если в приемник фотоэлектрической спектральной установки 8 из отражателя 1 не поступает никаких лучей 21, значит отклонения измеряемого размера вы3

ходят за пределы поля допусков, и изделие 8 должно быть забраковано.

В режиме мерительного инструмента по цвету лучей 21 определяют превышение размера изделия 18 над минимальным допускаемым размером изделия и по сумме минимального размера и превышения над ним определяют фактический размер изделия 18.

Сигналы, выдаваемые фотоэлектрической спектральной установкой 8, могут подаваться в блок цифровой или иной индикации, а также подаваться в автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП) изготовления изделий.

Работа самого устройства также может быть автоматизирована. В этом случае предметный стол 17 выполняют в виде роликового или иного конвейера с регулируемой высотой установки.

Устройство может настраиваться на различную величину поля допусков (размера а), значит легко осуществлен переход от контроля одних изделий к контролю других.

Устройство может использоваться как датчик линейных перемещений, а при замене наконечника 15 специальным наконечником, например из алмаза, может также исполь1442821

зоваться как прибор для определения микротвердости поверхности.

Формула изобретения

Устройство для контроля предельных отклонений линейных размеров изделий, содержащее источник света, измерительный наконечник и приемный узел, отличающееся тем, что, с целью расширения и регули0 рования границ диапазона контроля, оно снабжено отражателем в форме эллипсоида вращения с двумя отверстиями, одно из которых - выходное, корпусом, установленным с возможностью перемещения относительно отражателя по оси измерительного наконечника, и оптической системой, предназначенной для разложения света на цвета и установленной в корпусе так, что ее ось проходит через один из фокусов эллипсоида вращения, источник света расположен в кор0 пусе, оптическая система установлена в корпусе с возможностью регулирования рас- стояни до источника света, а приемный узел выполнен в виде фотоэлектрической спектральной установки, расположенной против выходного отверстия эллипсоида.

5

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля предельных отклонений линейных размеров изделий. Цель изобретения - расширение и регулирование границ диапазона контроля. Устройство содержит предметный стол 17, источник 9 света, измерительный наконечник 15, оптическую систему, предназначенную для разложения света на цвета в виде линзы 6, отражатель 1 в форме эллипсоида вращения с выходным отверстием 4 на большой оси 5, один фокус 2 которого расположен на оси 7 оптической системы, фотоэлектрическую спектральную установку 8, размеш,енную против выходного отверстия 4 отражателя 1, и корпус 10, установленный с возможностью поступательного осевого перемеш,ения относительно отражателя 1. Линза 6 смонтирована в корпусе 10 с возможностью регулирования расстояния до источника 9 света. 3 ил.

2

/2.2

20

2

.Э