Способ контроля качества волоконной детали и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности для контроля качества изготовления волоконных деталей.

Известен способ измерений искажений изображений отрезка прямой линии, передаваемых волоконными деталями с плоскопараллельными поверхностями их торцов, заключающийся в том, что волоконную деталь накладывают на стеклянную пластину, закрепленную на предметном столе измерительного микроскопа, на которой нанесено изображение отрезка прямой линии, а переданное волоконной деталью изображение этого отрезка рассматривают в окуляр микроскопа, перемещая волоконную деталь по стеклянной пластине и, выбирая область поверхности волоконной детали с максимальными искривлениями и изменением размера переданного изображения, измеряют эти искажения относительно передаваемого изображения.

Наиболее близким по технической сущности является способ контроля параллельности укладки прямых оптических волокон и перпендикулярности их осей к торцу волоконной детали с плоскими поверхностями, где на входной торец волоконной детали проецируют изображение марки, переданное волоконной деталью изображение марки рассматривают в микроскоп, а величину смещения изображения марки, являющуюся исходным параметром для определения искомых величин, определяют путем сравнения положений указанного изображения и перекрестия сетки окуляра, имеющего шкалу.

Недостатками данных способов являются невозможность проведения измерений искажений передаваемых изображений

Ч

о о

4 Ю О

отрезков линий, отличных от прямой, невозможность проведения измерения искажений изображений, передаваемых волоконными деталями с плоско-сферическими и сферическими поверхностями их торцов, невысокая достоверность получаемых результатов измерения, зависящая от внимательности оператора, проводящего эти измерения.

Целью данного изобретения является повышение точности и информативности.

Поставленная цель в способе достигается тем, что освещают деталь сфокусированным пучком света, определяют отклонение полученного через нее изобра- жения от номинального и перемещают волоконную деталь относительно сфокусированного пучка перпендикулярно его оси, дополнительно осуществляют перемещение волоконной детали непрерывно по заданной траектории, а о качестве волоконной детали судят по траектории перемещения изображения.

В устройстве, содержащем осветитель, микрообъектив, установленный перед воло- конной деталью, а за ней - микроскоп с микрообьективом и окуляром, при этом предусмотрен предметный столик для размещения волоконной детали, установленной с возможностью вращения и перемещения в плоскости, перпендикулярной ее оси, микрообъектив и микрообъектив микроскопа установлены в пантографах, между осветителем и микрообъективом введен световод, за микрообъективом микроскопа устаное- лен светоделитель и фотодиодная матрица, а пантограф снабжен шаблоном, повторяющим форму волоконной детали, предметный столик снабжен электроприводами, фотодиодная матрица и электроприводы подключены через согласующее устройство к блоку управления, выполненное в виде ЭВМ.

Кроме того, предметный столик снабжен самоцентрирующимся подшипником и накидной гайкой для закрепления волоконной детали, а предметный столик и самоцентрирующийся подшипник снабжены датчиками линейных и угловых перемещений, которые подключены к согласующему устройству.

На чертеже представлена схема устройства для измерения искажений изображений, передаемых волоконными деталями.

Устройство содержит осветитель фор- мирования сфокусированного пучка, состо- ящий из лампы накаливания 1, микрообъектива 2 для ввода светового потока в волоконный световод 3, Световой поток, проходя через световод 3 и

микрообьектив 4, формируется на входном торце волоконной детали 5 в виде уменьшенного изображения выходного торца световода. Переданное волоконной деталью 5 изображение марки, увеличенное микрообъективом микроскопа 6, формируется на свето - чувствительной поверхности фотодиодной матрицы 7. Между микрообъективом 6 и фотоди - одной матрицей / установлен светорэзде- литель 8, отбрасывающий часть света в окуляр 9. Микрообъективы 4 и 6 закреплены на пантографах 10 и 11, установленных на корпусе микроскопа, механически связанных со сменным шаблоном 12 пантографов

10и 11, закрепленном на предметном столе 13 микроскопа для обеспечения автоматической фокусировки микрообъективов 4 и 6 при перемещении предметного стола 13.

На предметном столе 13 микроскопа также установлены: подшипник 14, во внутреннюю обойму которого вставлено самоцентрирующее приспособление 15 с накидной гайкой 16, датчик 17 угловых перемещений, осуществляемых электроприводом 18 и датчик 19 линейных перемещений, осуществляемых электроприводом 20.

Фотодиодная матрица 7, датчики 17 и 19 перемещений и электроприводы 18 и 20 через согласующее устройство 21 электрически связаны с блоком управления, выполненным в виде ЭВМ 22, которая управляет электроприводами 18 и 20 и регистрирует информацию от фотодиодной матрицы 7 и датчиков 17 и 19 перемещений, с помощью которой получают графическое изображение и цифровые значения искажений изображений линий, передаваемых исследуемой волоконной деталью.

Во внутреннюю обойму подшипника 14, внешняя обойма которого закреплена на предметном столе 13 микроскопа, устанавливают самоцентрирующее приспособление 15, соответствующее выбранной исслеДуемой волоконной детали 5. На предметном столе 13 микроскопа закрепляют шаблон 12 пантографов 10 и 11, поверхности которого выполнены по закону поверхностей торцов волоконной детали 5. Устанавливают волоконную деталь 5 в самоцентрирующее приспособление 15 и зажимают ее накидной гайкой 16, Включают лампу накаливания 1 и, наблюдая в окуляр 9, юстируют микрообъективы 4 и 6 перемещениями их относительно пантографов 10 и

11вдоль оптической оси 00, микроскопа, добиваясь минимального изображения пятна на выходном торце волоконной детали 5. Диаметр этого изображения не должен превышать одного-трех диаметров отдельного

волокна волоконной детали 5. При этом переданное волоконной деталью 5 и увеличен- ное микрообъективом 6 микроскопа изображение марки засвечивает один из элементов фотодиодной матрицы 7, Фото- ток этого элемента через согласующее уст- ройство21 регистрируется в памяти ЭВМ 22 в виде номера элемента этой матрицы, определяющего его координаты через согласующее устройство 21. Одновременно в память ЭВМ 22 поступают электрические сигналы от датчиков 17 и 19 угловых и линейных перемещений, определяемые координаты марки на входном торце волоконной детали 5 относительно оптической оси 00 микроскопа.

При включенных электроприводах 18, 20, управляемых ЭВМ 22 через согласующее устройство 21, волоконная деталь 5, вращаясь вокруг своей оси NN и линейно перемещаясь относительно оптической оси 00 микроскопа, прочерчивает на своем входном торце изображением пятна спираль с выбранным по программе ЭВМ 22 шагом. Во время перемещений волоконной детали 5, когда изображение марки прочерчивает всю рабочую поверхность входного торца этой детали, в память ЭВМ 22 через согласующее устройство 21 поступают от датчиков 17,19 координаты каждой точки спирали, а от фотодиодной матрицы 7 - координаты смещения увеличенного переданного изображения этих точек спирали. После чего по выбранной программе на графопостроителе ЭВМ 22 можно получать ин- тегральные искажения передаваемых изображений в виде графического изображения области смещений всех точек спирали с цифровым представлением их максимальных величин и графического изо- бражения спирали переданного волоконной деталью 5 с увеличенным изображением ее искажений и цифровыми значениями ее искривлений и изменения масштаба в виде развернутой линии.

По результатам данных памяти ЭВМ 22 в соответствии с выбранной программой на графопостроителе можно получать изображения любой линии передаваемого воло- конной деталью 5 с увеличенным изображением ее искажений и цифровым представлением их максимальных величин искривления и изменения масштаба.

Формула изобретения

1.Способ контроля качества волоконной детали, включающей освещение детали сфокусированным пучком света, определение отклонения, полученного через нее изображения от номинального, и перемещение волоконной детали относительно сфокусированного пучка перпендикулярно ее оси. отличающийся тем. что, с целью повышения точности и информативности, перемещение волоконной детали осуществляют непрерывно по заданной траектории, а о качестве волоконной детали судят по траектории перемещения изображения.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что регистрируют координаты каждого положения волоконной детали и координаты смещения переданного изображения, по которым строят график зависимости смещений от координаты перемещения.

3.Устройство для контроля качества волоконной детали, содержащее осветитель- микрообъектив, установленный перед волоконной деталью, а за ней - микроскоп с микрообъективом и окуляром, а также предметный столик для размещения волоконной детали, установленной с возможностью вращения и перемещения в плоскости, перпендикулярной ее оси, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности и информативности, микрообъектив и микрообъектив микроскопа установлены в пантографах, между осветителем и микрообъективом введен световод, за мик- рообьективом микроскопа установлены све- тоделитель и фотодиодная матрица, а пантограф снабжен шаблоном, повторяющим форму волоконной детали, при этом предметный столик снабжен электроприводами, а фотодиодная матрица и электроприводы подключены через согласующее устройство к блоку управления, выполненному в виде ЭВМ.

4.Устройство по п.З, отличающее- с я тем, что предметный столик снабжен самоцентрирующимся подшипником и накидной гайкой для закрепления волоконной детали.

5.Устройство по п.З и 4, отличающее с я тем, что предметный столик и самоцентрирующийся подшипник снабжены датчиками линейных и угловых перемещений, которые подключены к согласующему устройству.

Использование: изобретение относится к области измерительной техники, в частности, для контроля качества изготовления волоконных деталей. Достигается это тем, что волоконную деталь перемещают в плоскости, перпендикулярной к оптической оси микроскопа так, что изображение сфокусированного пучка, находящегося на этой оси, прочерчивает на входном торце волоконной детали линию выбранного закона. Координаты точек этой линии и координаты смещений изображений этих точек, переданных волоконной деталью, вводятся в ЭВМ для получения графических значений. 1 з.п.ф- лы. 1 ил. (Л С