Способ определения диаметра цилиндрических отверстий Советский патент 1990 года по МПК G01B11/12 

Изобретение относится к контрольног- измерительной технике и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для контроля точности . изготовления диаметра отверстий.

Целью изобретения является повышение точности определения диаметра за счет уменьшения влияния качества поверхности отверстия и несоосности оси отверстия и оси устройства на результат измерений.На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ определения диаметра отверстий.

Устройство содержит последовательно установленные в корпусе 1 источник 2 излучения, за которым установлено зеркало 3 с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа, посредством привода 4,

положительные линзы 5 и 6, световод 7, за выходным торцом которого закреплен кронштейн 8, причем на противоположных сторонах кронштейна 8 установлены четыре пары фотоприемников 9. Выходы фотоприемников соединены с входами дифференпдрующей цепи 10, которая своими выходами соединена с входами формирователя 11, а выходы последнего подключены к входам измерительно-индикаторного устройства 12 для вычисления диаметра отверстия 13.

Способ осуществляется следующим об- образом.

Узкий параллельный пучок лучей, сформированный источником 2 излучения, поступает на вращаемое посредством привода 4 зеркало 3, при этом оптическая ось источника 2 излучения и ось вращения зеркала 3 пересекаются в фоСП

-sj

СП

со

кусе установленной за зеркалом 3 положительной линзы 5, которая в совокупности с положительной линзой 6 направляет указанный узкий пучок на входной .торец световода 7, совмещенный с задним фокусом линзы 6 так, что угол между указанным пучком и оптической осью линз 5 и 6 изменяется пропорционально углу поворота зеркала 3. В силу эффекта симметризации пучка лучей в световоде за выходным торцом световода 7 лучи заполнят область пространства, ограниченную двумя несовпадающими близкими коаксиальными коническими поверхностями, углы при вершинах которых пропорциональны углу между узким параллельным пучком лучей, сформированным на входном торце световода 7, и нормалью плоскости этого торца о Для увеличения рабочей апертуры на выходе световода 7 плоскость его входного торца наклоняют так, что угол между последней и опти- ческой осью линз 5 и 6 не равен 90. .При введении выходного торца световода 7. в отверстие 13, диам гтр которого измеряется, лучи, заполняющие указанную область пространства, отражаются от поверхности отверстия 13 и поступают на фотоприемники 9, укрепленные на кронштейне 8, Затем производится сканирование пучком излучения поверхности посредством вращения зеркала 3 с частотой со, при этом скорость uj изменения угла между нормалью к вход ому торцу световода 7 и узким параллельным пучком, поступающим на этот торец при равных фокусных расстояниях линз 5 и 6, составляет 0, 2и, а значит, углы при вершинах коаксиальных конических поверхностей указанной области, заполняемой лучами за выходным торцом световода 7,изменяются со скоростью ы,, и, следовательно, отраженные поверхностью отверстия 13 в про- цессе сканирования лучи последовательно пересекают чувствительные площадки первых четырех фотоприемников 9, затем вторых четьфех фотоприемников 9. На выходах этих фотоприемников пропор ционально их облученности возникают напряжения, которые поступают на дифференцирующую цепь 10, затем на формирователь 11, генерирующий импульсы (совпадающие по времени с максиму- ками напряжения на выходах фотоприем- ников), интервалы времени между которыми определяет измерительно-индика

торное устройствао 12, Зная временные интервалы i;., определяемые импульсами, снимаемыми с каждого из фотоприемников, определяют диаметр по формуле

D (±l)

4tgfx, (

ос. п су ро - 25 о: - ь- 5 - 35

40

где

1

- - 1

с усредненный временной интервал пежду моментами прохождения максимумов облученности светового кольца через базовые точки; расстояние от вершины коаксиальных конических поверхностей до ближней к ней базовой точки;

Ш скорость изменения углов при вершинах коаксиальных конических поверхностей при сканировании; 1 - расстояние между ба 3 овьши т оч ками„

Наличие четьфех пар фотоприемников 9 позволяет устранить погрешность измерения диаметра, вызванную несоосностью оси устройства и оси отверстия 13„,.

Формула изобретения

Способ определения диаметра цилиндрических отверстий, заключающийся в том, что формируют световой пучок с поперечным сечением кольцевой формы с центром, расположенным на продольной оси отверстия, фокусируют световой пучок на внутреннюю поверхность отверстия, регистрируют отраженньй . пучок и определяют диаметр отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, пучок формируют в области пространства, ограниченной двумя несовпадающими коаксиальными коническими поверхностями после фокусирования пучка осуществляют его сканирование по поверхности отверстия путем изменения углов при вершине конических поверхностей, регистрацию отраженных пучков осуществляют в двух базовых точках, расположенных на оси ртверстия, по двум B3aiiMHo ортогональным направлениям

51:597533

в плоскости, перпендикулярной оси отверстия, а при определении диаметра отверстия регистрируют моменты прохождения через базовые точки мак- СШ4УМОВ отраженного пучка, определи- ют интервал I , времени между этими моментами и рассчитывают диаметр отверстия из соотношения

D А +J/li - 4c(c+l)t.j,;,, 4tga;, f

где 1 - расстояние между базовыми

с W, 4,

2-п

о.точками;

расстояние от вершины коаксиальных конических поверхностей до ближней к ней базовой точки;

скорость изменения углов при вершинах коаксиальных конических поверхностей при сканировании;

усредненный временной интервал между моментами прохождения максимумов отраженного пучка через базовые точки.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для контроля точности изготовления диаметра отверстий. Целью изобретения является повышение точности определения диаметра за счет уменьшения влияния качества поверхности отверстия и несоосности оси отверстия и оси устройства на результат измерений. Формируют пучок кольцевой формы, ограниченный двумя несовпадающими коаксиальными коническими поверхностями, фокусируют его на внутреннюю поверхность отверстия и осуществляют сканирование пучка по внутренней поверхности отверстия путем изменения углов при вершине конических поверхностей. Регистрируя отраженное излучение в двух базовых точках по двум взаимно ортогональным направлениям, по полученным данным рассчитывают диаметр отверстия. 1 ил.

I

Редактор О.Юрковецкая

Составитель Во Бахтин

Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова

Заказ 3039

Тираж 493

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

Подписное