Устройство для измерения наружных диаметров объектов, обладающих фокусирующими свойствами Советский патент 1979 года по МПК G01B11/08 

источником света 2 и конденсором 3, второй коллиматор 4 с источником света 5 и конденсором 6, объектив 7, двугранное зеркало с полупрозрачной гранью 8 и зеркальный гранью 9, плоское полупрозрачное зеркало 10 и фотоэлектрический узел И. Коллиматоры 1 и 4 установлены соосно в плоскости измерения по разные стороны от места расположения объекта 12. Объектив 7 расположен так, что его оптическая ось перпендикулярна оптической оси коллиматоров 1 и 4.

В двугранном зеркале полупрозрачная грань 8 расположена перпендикулярно плоскости измерения и под углом я/8 к оптической оси объектива 7, а зеркальная грань 9 параллельно оптической оси коллиматоров 1 и 4.

Фотоэлектрический узел 11 расположен в плоскости изображения объекта 12.

Устройство работает следующим образом.

При номинальном положении объекта 12 коллиматоры 1 и 4 проецируют источники света 2 и 5 с помощью конденсоров 3 и 6 в бесконечность. Объект 12, например цилиндрическая или шаровая линза, действуя как оптический элемент, образует изображение 2 и 5 источников 2 и 5 в своих фокусах. Эти фокусы находятся на оптической оси коллиматоров I и 4 по разные стороны от объекта 12 на расстоянии друг от друга, равном удвоенному фокусному расстоянию объекта 12 и пропорционально его диаметру.

Гранями 8 и 9 двугранного зеркала формируются мнимые изображения 2 и 2, а объективом 7 формируется действительное изображение 2 источника света 2.

Зеркалом 10 формируется мнимое изображение 5, а объективом 7 действительное изображение 5 источника света 5.

При этом мнимые изображения 2 и 5 источников света 2 и 5 расположены в плоскости наведения Р объектива 7.

Расстояние между действительными изображениями 2 и 5™ источников света 2 и 5 пропорц%нально диаметру объекта 12 и измеряется с помощью фотоэлектрического узла И.

При смещении объекта 12 вдоль оптической оси коллиматоров 1 и 4 мнимое изображение 2™ источника света 2 смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления А-А, составляющего с этой осью угол 45°, а мнимое изображение 5 источника света 5 смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления , составляющего с этой осью угол 45°, но в сторону, противоположную смещению мнимого изображения 2 относительно плоскости наведения Р объектива 7.

При этом мнимые изображения 2 и 5 источников света 2 и 5 смещаются вдоль плоскости наведения Р объектива 7 в одну

сторону, а перпендикулярно этой плоскости по разные стороны на одинаковые расстояния, а действительные изображения 21 и 5 источников света 2 и 5 смещают5 СИ в плоскости фотокатода фотоэлектрического узла 11 в одну сторону, но не на одинаковые расстояния. Неодинаковость этих расстояний вызвана продольной расфокусировкой мнимых изображений и 5,

10 смещенных относительно плоскости наведения Р по разные ее стороны, и обуславливает систематическую ошибку измерения диаметра объекта 12. Однако при реально существенных отклонениях объекта 12 от

5 номинального положения величина этой ошибки незначительна и ею можно пренебречь.

При смещении объекта 12 перпендикулярно оптической оси коллиматоров 1 и 4

0 мнимое изображение источника света 2 смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления В-В, составляющего с этой осью угол 45°, а мнимое изображение 5 смещается от оптической оси объектива 7 вдоль направления , составляющего с этой осью угол 45° в сторону, противоположную смещению мнимого изображения 2™ относительно плоскости наведения Р объектива 7.

0 При этом мнимые изображения 2 и 5 смещаются вдоль плоскости наведения Р объектива 7 в одну сторону, а перпендикулярно этой плоскости по разные стороны на одинаковые расстояния, а действительные изображения 2 и 5 источников света 2 и 5 смещаются в плоскости фотокатода фотоэлектрического узла 11 в одну сторону, но не на одинаковые расстояния. Неодинаковость этих расстояний вызвана поперечной расфокусировкой мнимых изображений 2 и 5 источников света 2 и 5, смещенных относительно плоскости наведения Р объектива 7 по разные стороны, и обуславливает систематическую ошибку

5 измерения диаметра объекта 12. Однако при реально существенных отклонениях объекта 12 от номинального положения величина этой ощибки незначительна и ею можно пренебречь.

0 Применение предложенного устройства позволяет по сравнению с прототипом увеличить точность измерения наружных диаметров объектов в процессе их изготовления и наличия вибраций.

5 Специальным алгоритмом обработки видеосигналов, поступающих на вход блока регистрации, можно исключить влияние указанных выше систематических ошибок на результат измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения наружных

диаметров объектов, обладающих фокусирующими свойствами, содержащее два коллиматора, установленные по разные стороны от места расположения объекта, оптические оси которых лежат в плоскости измерения, объектив, оптическая ось которого совпадает с биссектрисой угла между оптическими осями коллиматоров, и фотоэлектрический узел, расположенный в плоскости изображения объекта, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения диаметров объектов в условиях их вибрации, оно снабжено последовательно установленными между коллиматорами двугранным зеркалом, одна грань которого полупрозрачна и расположена

под углом я/8 к оптической оси объектива, а другая - параллельна оси коллиматора, и плоским полупрозрачным зеркалом, параллельным полупрозрачной грани двугранного зеркала, при этом оптические оси

коллиматоров совмещены.