Устройство для измерения наружного диаметра прозрачных изделий Советский патент 1980 года по МПК G01B19/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАРУЖНОГО ДИАМЕТРА

ПРОЗРАЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Это устройство является наиболее близким к изобретению. Однако оно обладает недостаточной точностью измерений, обусловленной тем, что налагае иыб на из делие его смещенные теневые изображения в обратном ходе лучей удалены от изделия вдоль оптической оси объектива на значительную величину, вследствие чего в плоскости изображения объектива теневое изображение изделия имеет невысокое качество. Целью изобретения является увеличение точности измерения диаметра изделий в процессе их изготовления. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено вторым объективом, установленным соосно первому объективу с противоположной сторонъ второй полупрозрачной плоскопараллельной пластины, плоским зеркалом и диафрагмой, установленными в задней фокальной плоскости второго объектива. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства (формирование теневого изображения изделия); на фиг. 2 - то же (формирование телецентрнческого хода лучей со стороны пространства изделия и диафрагмирование pacxoHsraieroся пучка , обусловленного фокусирующим действием изделия). Устройство содержит объектив 1, по точник света 2, полупрозрачную плоскопараллельную пластину 3, диафрагму 4, полупрозрачную плоскопараллёльную. пластину 5, два плоских зеркала 6, 7 образующих двугранную прозрачную плос копараллельную пластину 8, выполненную поворЕтной относителыю оси, перпендикулярной плоскости измерения, объектив 9, плоское зеркало 1О, диафрагму 11, фотоэлектрическую сканирующую систему 12 и блок регистрации 13 диаметра изделия 14. Источник света 2 установлен в задне фокальной плоскости объектива 1. Полупрозрачная плоскопараллельная пластина 3 расположена между объективом 1 и источником света 2 перпендикулярно шю KOctH измерения и под углом 4 о к оптической оси объектива 1. Диафрагма 4 установлена в задней сопряженной фокал 1ной плоскости объектива 1. Полупрозрачная плоскопараллельная пласт1ша 5 расположена перпендикуляр ito плоскости измерения с другой стороны объектива 1 под углом 45 к е оптической оси и с той ее стороны, которая противоположна расположению изм 194 яемого изделия 14. Плоские зеркала 6, 7, образующие двугранное зеркало, распо сженное Перпевдикулярно плоскости измерения по разные стороны от полупрозрачной плоскопараллельной пластины 5 и под углом 45 между собой таким обазом, что плоскости их расположения пересекаются на линии, лежащей в плоскости расположения этой пластины 5. Прозрачная плоскопаралдельная пластина 8 расположена между одним из плоских зеркал 6, 7 и полупрозрачной плоскопараллельной пластиной 5. Объектив 9 становлен с противоположной стороны .полупрозрач1юй плоскопараллельной пластины 5 и СООС1Ю объективу 1, Плоское зеркало 10 и диафрагма 11 установлена в задней фокальной плоскости объектива 9. Фотоэлектрическая сканирующая сие- тема 12 расположена в плоскости изображения объектива 1, Блок рёгистрашш 13 диаметра изделия 14 соединен входом с выходом фотоэлектрической сканирующей системы 12. Кроме того, плоские зеркала 6, 7 и прозрачная плоскопараллельная пластина 8 расположены с той стороны от оптической оси объективов 1,0, которая противоположна расположению измеряемого изделия 14. Устройство работает следующим образом. Объектив 1 формирует от источника света 2 параллельный пучок лучей, который направляется на изделие 14. Иэделие 14 действует на этот параллельный пучок лучей одновременно как непрозрачный экран и как оптический фокусирующий элемент, .например, цилиндрическая линза. В результате за изделием 14 параллельный пучок лучей претерпевает следующие изменения: за счет экраниро- вания изделием 14 части параллельного пучка лучей, падающего на него, за последним формируется теневая область (фиг. 1);за счет фокусирующего действия изделия 14 образуется расходящий- СП пучок лучей, на фиг. 2 показана часть расходящегося пучка лучей, отраженная от полупрозрачной плоскопараллельной пластины 5 и прощедщая путь от полупрозрачной плоскопараллельной пластины 5 через плоские зеркала 6, 7 вновь к полупрозрачной плоскоп аллельной пластине 5 (при условном отсутствии в.схеме устройства прюзрачной плоскопараллель- ной пластины 8). Параллельный пучок лучей, прошедший изделие 14 (фиг. 1), направляется через объектив 9, плоское зеркало 10 с диафрагмой 11 и объектив 9 на полупрозрачную плоскопараллельную пластину 5, которая разделяет его на две половины. Первая половина параллельного пучка лучей отражается от плоскопараллель ной полупрозрачной пластины 5, проходит плоские зеркала 6, 7, прозрачную плоскопараллельную пластину 8, полупрозрачную плоскопараллельную пластину 5 и направляется через объектив 9, плоское зеркало с диафрагмой 11 и объе ТИБ 9 на изделие 14. При этом прозрачная плоскопараллель ная пластина 8 смещает ее относительно оптической оси изделия 14 на величину не более 1/2 диаметра изделия 14 Вторая половина параллельного пучка лучей проходит полупрозрачную плоскопараллельную пластину 5 (фиг. 1), прозрачную плоскопараллельную пластину 8, плоские зеркала 6, 7, полупрозрачную плоскопараллельную пластину 5 и направ ляется через объектив 9, плоское зеркало 10 с диафрагмой 11 и объектив 9 на изделие 14. При этом прозрачная плоскопараллель ная пластина 8 смещает ее отгюсительно оптической оси изделия 14 По разные стороны на величину не более 1/2 диаметра. Теневые области обеих половин параллельных пучков лучей перекрываются вблизи оптической оси изделия 14, вслед ствие чего вблизи оптической оси изделия 14 световые лучи не проходят. В прошедщем в обратном ходе лучей изделие 14 суммарном параллельном пот ке образуется теневая область. Суммарный параллельный пучок лучей направляется в объектив 1, который посредством полупрозрачной плоскопараллель ной пластины 3 формирует теневое изображение изделия 14 в плоскости фотоприемника фотоэлектрической сканирующей системы 12. Расходящийся пучок лучей За изделием 14 направляется в объектив 9, который совмест-.о с зеркалом 1О образует систему кощачий глаз. Диафрагма 11, расположенная вплотную к зеркалу 1О, формирует телецентрический ход лучей со сторо1Пз пространства изделия 14, вследствие чего из расходящегося пучка лучей будет выделена часть пучка с малой аппортурой, образуемая , проходящими вблизи оптшгеской оси изделия- 14. Отразившись от плоского зеркала 10 и вновь прошедшая объектив 9, часть расходящегося пучка лучей с малой апертурой направляется на полупрозрачную плоскопараллельную пластину 5, которая разделяет ее на две половины. Первая половина расходящегося пучка лучей с малой апертурой проходит полупрозрачную плоскопараллельную пластину 5, прозрачную плоскопараллельную пластину 8, смещается на величину не более 1/2 диаметра изделия 14 относительно его оптической оси, плоские зеркала 7, 6 и, отразивщись от полупрозрачной плоскопараллельнрй пластины 5, направляется на объектив 9, плоское зеркалб 10 с диафр&гмой 11, где опять ограничивается по апертуре, и объектив 9. После объектива 9 первая половина расходящегося пучка лучей вновь направляется на изделие 14 на величину не более 1/2 его диаметра, Вторая половина расходящегося пучка лучей отражается от полупрозрачной плоскопараллельной пластины 5, плоских зеркал 7, 6, Проходит прозрачную плоскопарал- лельную пластину 8, смещается на величину не более 1/2 диаметра изделия 14 относительно его оптической оси в сторону, противоположную смещению первой половины расходящегося пучка лучей, полупрозрачную плоскопараллельную плас- . тину S, направляется на объектив 9, плоское зеркало 1О с диафрагмой 11, где опять ограничивается по апертуре, и объектив 9, После объектива 9 вторая половина расходящегося пучка лучей вновь направляется на изделие 14, но уже смещена относительно его оптической оси на величину не более 1/2 его иаметра в сторону, противоположную смещению первой половины расходящегося пучка лучей. Так как П}чки лучей оказываются смеенными относительно оптической оси зделия 14, то они за изделием 14, следствие его фокусирующего действия, аклоняются к оптической оси объектива и экранируются :полностью диафрагмой , установленной в задней сопряженной окальной плоскости объектива 1, и не опадут в его плоскость изображения. Сопряженная задняя 4 окаль шя плосость формируется за счет полупрозрачой плоскопараллельной пластины 3.