Координатная измерительная машина Советский патент 1993 года по МПК G01B5/20 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля геометрических размеров сложной формы в машиностроении

Известна координатная измерительная машина, содержащая основание, две группы направляющих и измерительных линеек, расположенных противоположных сторон основания, перемещающуюся по направляющим основания измерительную стойку со считывающей головкой, перемещающуюся по направляющим стойки каретку, перемещающуюся по каретке пиноль с измерительной головкой, измерительные линейки и головки считывания перемещений каретки и пиноли, а также устройство для перестановки измерительной стойки с одной группы направляющих на другую. Недостатками известной КИМ является низкая точность измерений, вследствие возникновения погрешностей, образующихся при смене ус- тановочных баз измерительной стойки.

Наиболее близкой по технической сущности является координатная измерительная машина портального типа модели ИММ-500.

КИМ содержит базовую часть, установленную на ней каретки с двигателями и соответствующими датчиками координатных перемещений, пиноль с измерительной головкой, перемещающейся по каретке с автономным, датчиком перемещения. Датчики связаны с ЭВМ через реле переключения КИМ на заданную программу.

Известная КИМ не обеспечивает высокой точности измерений, так как процесс измерений осуществляется от нескольких автономных датчиков перемещений измерительной головки, расположенных по трем координатам, которые непосредственно не .связаны сдатчиками перемещения пиноли. Кроме того, наконечники измерительной головки КИМ при больших перемещениях не обеспечивают линейности характеристик, датчиков перемещений,

ел

С

ты VJ

ю

СП

ND О 4

Целью изобретения является повышение точности процесса измерений.

. Указанная цель достигается тем, что закрепленная на пиноли трехкрординатная измерительная головка снабжена тремя лазерными интерферометрами перемещений, два из которых установлены на горизонтальных направляющих, третий на каретке и оптически связан с измерительной головкой и электронным блоком обработки информации с ЭВМ, измерительная головка выполнена в виде оптически связанных между собой трех уголковых отражателей, один из которых ориентирован параллельно плоскости стола и установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении, два других ориентированы основаниями параллельно друг другу и перпендикулярно основанию первого и установлены с возможностью перемещения в направлении, параллельном плоскости направляющей, и трех измерительных наконечников, каждый из которых связан с соответствующим уголковым отражателем. На чертеже представлена принципиальная схема координатной измерительной машины.

Координатная машина содержит базовую часть 1 в виде основания, стола для закрепления объекта и вертикально расположенных колонн с установленными на них направляющими координатных перемещений 2, каретку 3, выполненную с возможно- стью перемещений.по оси Y и контролируемую интерферометром линейных перемещений 4 (интерферометр контроля перемещений по оси X на чертеже не показан),

На каретке 3 установлена пиноль 5, выполненная с возможностью перемещения по вертикальной оси Z;

Пиноль 5 подвижно соединена стрехко- ординатной измерительной головкой 6, выполняющей одновременно функции датчика перемещений пиноли 4 по оси Z. На каретке 3 установлены лазерный излучатель 7 с коллиматором 8, интерферометр линейных перемещений 9, оптически связанный с измерительной головкой 6, состоящей из трех подвижных уголковых отражателей 10, 11,12, например,выполненных в видетрип- пель-призм, соединенных с измерительными наконечниками 13, 14, 15, 16.

Уголковые отражатели 10,11,12 оптически связаны между собой и с интерферометром 9. При этом уголковый отражатель 12 ориентирован своим основанием (выходной гранью) параллельно плоскости стола и установлен с возможностью перемещений в двух взаимно перпендикулярных координатах X и Z. Два других уголковых отражателя 10, 11 ориентированы своими основаниями (выходными гранями) параллельно друг другу и перпендикулярно основанию уголкового отражателя 12 и установлены с возможностью перемещения по оси Y в направлении, параллельном плоскости направляющей 2.

Измерительные наконечники 13, 14, 15,

16 соединены с датчиками контактов 17, 18, 19 (четвертый датчик на схеме не показан), которые электрически связаны с блоком электроники обработки информации 20 интерферометра 9, последовательно соеди5 ненным с ЭВМ 21 и печатающим устройством 22.

На каретке 3 установлены рессиверы 23, оптически связанные с интерферометром 9 и служащие для преобразования оптиче0. ских сигналов в электрические.

Интерферометр линейных перемещений 4, лазерный излучатель 24, лазерный интерферометр 25 и уголковый отражатель 26, закрепленный на каретке 3.

5 Координатная измерительная машина работает следующим образом.

На базовую поверхность стола КИМ устанавливают контролируемое изделие 27. Включают в электрическую сеть лазерные

0 интерферометры перемещений 9, 25 по осям X, Y, Z (по оси X на схеме не показан), ЭВМ 21 и электрические управляемые приводы. Вводят в ЭВМ 21 программу измерения изделия 27. При этом каретка 3 с

5 пйнолью 5 и измерительной головкой б перемещаются по программе в заданное исходное положение, в котором фиксируется нуль отсчета измерительной головки 6, которая по программе перемещается до контак0 та измерительного наконечника, например 16, с контролируемым изделием 27.

В этот момент регистрируется координата Zточки на поверхности контролируемого объекта 27 путем срабатывания

5 датчика контакта 19, снятия отсчета измеряемого параметра с интерферометра 9 блоком электроники 20 и ввода информации в память ЭВМ 21. При отклонении параметров контролируемого объекта 27 от номи0 нальных значений измерительный наконечник 16 перемещается совместно с триппельпризмой 12 по оси Z, что вызывает изменение оптического пути в измерительном плече интерферометра 9 пропорцио5 нально перемещению триппельпризмы 12. Эти отклонения регистрируются блоком электроники 20 лазерного интерферометра перемещений 9, вводятся в ЭВМ 21. где производится обработка информации, срав- нение с допускаемыми параметрами и ее

отображение печатающим устройством 22. Аналогичным образом работают элементы измерительной головки б в процессе измерений при контакте измерительных наконечников 13, 14, 15с контролируемым объектом 27. В процессе измерений при переходе к контролю каждой последующей точки на контролируемом объекте 27 измерительные наконечники 13, 14, 15, 16 после размыкания контакта с контролируемой поверхностью возвращаются в нуль отсчета.

Предложенное техническое решение позволяет повысить точность измерений КИМ до величин порядка Я / 2-+ А / 64, где А- длина волны излучения лазера, а также

расширить функциональные возможности КИМ за счет придания измерительной головке свойств трехкоординатной системы, работающей от единого датчика с пинолью, увеличения рабочего хода измерительных

наконечников, что позволяет расширить диапазон возможного применения КИМ.

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля изделий сложной формы поверхности. Сущность; устройство содержит основание, стол, вертикально расположенные колонны с горизонтальными направляющими, каретку с пи- нолыо, закрепленную на пиноли трехкоординатную измерительную головку, три лазерных интерферометра перемещений, электронный блок обработки информации с ЭВМ, три уголковых отражателя и три измерительных наконечника. 1 ил.

Формула изобретения Координатная измерительная машина, содержащая базовую часть в виде оснований, стола, предназначенного для закрепления объекта, и вертикально расположенных ко/Тонн с горизонтальными направляющими, каретку с пинолью, установленную с возможностью перемещения в вертикальном направлении, закреплённую на пиноли трехкоординзтную измерительную головку, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, она снабжена тремя лазерными интерферометрами перемещений , два из которых установлены на горизонтальных направляющих, третий - на каретке и оптически связан с измерительной головкой, и электронным блоком обработки информации с ЭВМ. измерительная головка выполнена в виде оптически связанных между собой трех уголковых отражателей, один из которых ориентирован основанием параллельно плоскости стола и установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении, два других ориентированы основаниями параллельно друг другу и перпендикулярно основанию первого и установлены с возможностью перемещения в направлении, параллельном плоскости направляющей, и трех измерительных наконечников, каждый из которых связан с соответствующим уголковым отражателем.