ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОФИЛОСКОП Советский патент 1971 года по МПК G01B11/24 G01B11/30 G01D5/39 

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в машиностроении (при контроле обработки деталей, контроле чистоты поверхности), в метрологии и в других областях, где требуется контроль профиля изделий.

Известен оптико-электронный профилоскоп, содержащий электроннолучевую трубку, оптическую систему, фотоприемник и усилитель сигнала, вход которого подключен к фотоприемнику, а выход которого связан с вертикально отклоняющими пластинами трубки.

Предлагаемый профилоскоп отличается от известного тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерения, он снабжен устройством для развертки изображения светового пятна по измеряемому объекту, расположенным перед зкраном трубки и выполненным, например, в виде плоскопараллельной пластины и привода, вращающего пластину, непрозрачным полуэкраном, установленным перед фотоприемником, регистрирующим устройством, подключенным к выходу усилителя, а оптическая система профилоскопа выполнена в виде трех объективов, первый из которых установлен между устройством для развертки изобрал ения и измеряемым объектом и проектирует световое пятно с экрана трубки на измеряемый объект, второй установлен между измеряемым объектом и непрозрачным полуэкраном и проектирует модулированный профилем поверхности измеряемого объекта световой поток на полуэкран, а третий установлен между фотоприемником и полуэкрано.м и

проектирует световой поток на фотоприемник. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого профилоскопа.

Профилоскоп содержит электроннолучевую трубку /, устройство для развертки изображения светового пятна по измеряемо.му объекту, выполненное в виде плоскопараллельной пластины 2 и привода 3, объективы 4-6, непрозрачный полуэкран 7, зеркала 8-10, фотоприемник //, усилитель 12, регистрирующее устройство 13 с показывающим прибором 14.

Оптико-электронный профилоскоп работает следующим образом.

Источником света является сфокусированное светящееся пятно на экране электроннолучевой трубки 1. Профилирование участка поверхности осуществляется узким пучком света, получаемым с помощью объектива 4, проецирующего свет на измеряемый объект 15 при угле падения 45°. Для осуществлен1Ш периодического сканирования совокупности неровностей на выбранном участке поверхности проектируемым пятном в направлении, нерпендикулярном чертежу, имеется устройство для развертки (дефлектор), представляющее собой,

вращающуюся от привода 3. Отраженный от поверхности измеряемого объекта 15 под углом 45° световой поток объективом 5 направляется на кромку непрозрачного полуэкрана 7, закрывающего половину поля зрения прибора с помощью зеркал 9 и 10. Далее прошедшая часть светового потока объективом 6 собирается на фотоприемник 11. Если исследуемый участок поверхности идеально гладок и не имеет неровностей, то при движении пятна по этому участку его изображение не будет выходить за пределы кромки полуэкрана, и освещенность фотоприемника будет оставаться постоянной и равной половине исходной, так как кромка полуэкрана приходится ровно посередине изображения пятна. В случае появления неровностей изображение пятна относительно полуэкрапа начнет смещаться вниз или вверх в вертикальном направлении, что вызовет уменьшение или увеличение освещенности за полуэкраном в зависимости от характера неровностей (выступы или впадины). Следовательно, малейшие смещения изобралсения пятна вызовут появление электрического сигпала в цепи фотоприемника 11. Такой сигнал, по амплитуде и частоте соответствующий характеру неровности, подается через усилитель 12 на вертикально отклоняющие пластины трубки 1 и фактически является сигналом обратной связи, так как смещает пятно на экране трубки 1 до тех пор, пока не наступает равновесие между приращением освещенности, вызванным наличием неровности и изменением ноложения изображения пятпа в проекционной системе. В этом случае светящееся пятно трубки /, а следовательно, и его изображение на измеряемом объекте 15 займет новое поло}кение, а его вторичное изображение в районе полуэкрана 7 будет удерживаться в границах прямолинейной кромки. При непрерывном продольном движении изображения пятна, осуществляемом с помощью устройства для развертки, вертикальные его смещения по экрану трубки будут соответствовать геометрическому месту точек равноудаленных от секущей плоскости, определяемой положением кромки полуэкрана 7. Очевидно это соответствует профилю исследуемой поверхности согласно определению его методом светового сечения. Совокупности сигналов, поступающих на отклоняющие пластины трубки / исследуются с помощью регистрирующего устройства 13, например осциллографа, на экране которого при горизонтальной развертке, синхронизированной с оптической разверткой луча устройством для

развертки, можно наблюдать кривые профили поверхности. Показывающий прибор 14, включенный в выходную цепь, дает возможность оценить среднюю величину переменного напряжения, пропорционального степени шероховатости.

Предмет изобретения

Оптико-электронный профилоскоп, содержащий электроннолучевую трубку, оптическую систему, фотоприемник и усилитель сигнала, вход которого подключен к фотоприемнику, а выход которого связан с вертикально отклоняющими пластинами трубки, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерения, он снабжен устройством для развертки изображепия светового пятна по измеряемому объекту, расположенным перед экраном трубки и выполненным, например,

в виде плоскопараллельной пластины и привода, вращающего пластину, непрозрачным полуэкраном, установленным перед фотоприемником, регистрирующим устройством, подключенным к выходу усилителя, а оптическая система профилоскопа выполнена в виде трех объективов, первый из которых установлен между устройством для развертки изображения и измеряемым объектом и проектирует световое пятно с экрана трубки на измеряемый

объект, второй установлен между измеряемым объектом и непрозрачным нолуэкраном и проектирует модулированный профилем поверхности измеряемого объекта световой поток на полуэкрап, а третий установлен фотоприемником и полуэкраном и проектирует световой поток на фотонриемник.

5