Способ бесконтактного определения размера деталей Советский патент 1982 года по МПК G01B11/02 

( СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА ДЕТАЛЕЙ

1

Изобретение относится к измери- тельной.технике, а именно к бесконтактным способам определения наружного линейного размера детали.

Известен способ бесконтактного измерения профиля криволинейных поверхностей объектов, заключающийся в том, что формируют на криволинейной поверхности объекта изображение мар- ,д ки и по положению осветителя определяют координату контролируемой точки поверхности объекта, причем после формирования изображения марки осуществляют угловые колебания формирующего J5 светового пучка относительно одной точки в плоскости изображения марки, сравнивают фазы колебаний формирующего светового пучка относительно одной точки в плоскости изображения ки и определяют координату контролируемой точки в момент отсутствия колебаний изображения марки на поверхности объекта 1.

Недостатком способа является невозможность контроля профиля зеркальной поверхности, так как на фотоприемник попадает пучок, отраженный от такой поверхности, только под углом зеркэльного отражения. А так как падающий на контролируемую поверхность пучок непрерывно колеблется, то даже при отсутствии колебаний изображения марки на контролируемой поверхности, отраженный от контролируемой поверхности пучок колеблется на поверхности фотоприемника.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ бесконтактного определения размера деталей, расположенных на опорной поверхности, заключающийся в том, что направляют пучок света на поверхность измеряемой детали, сканируют позиционно-чувствительный фотоприемник и определяют размер детали по положению отраженного от нее пучка света на фотоприемнике 2. Однако способ дает большую погреш ность при измерении выпуклых -деталей так как не позволяет различать, изме нился ли размер детали или угол наклона поверхности в зоне измерения. Цель изобретения - повышение то ности определения. Указанная цель достигается тем, что согласно способу бесконтактного определения размера деталей, расположенных на опорной поверхности, заключающемуся в том, что направляют пучок света на поверхность измеряемо детали, сканируют позиционно-чувствительный фотоприемник и определяют размер детали по положению отраженно го от нее пучка света на фотоприемнике, выделяют часть изпадающего н фотоприемник пучка света, смещают э часть на фотоприемнике при наличии y ла между нормалью к поверхности фотоприемника и осью падающего на него пучка, перемещают измеряемую деталь по опорной поверхности и определяют размер детали по координате точки совпадения центров обеих частей пучка света на фотоприемнике. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 часть этого устройства, поясняющая способ определения размера. Устройство для осуществления -предлагаемого способа содержит осветитель 1 , например лазер, плоскопараллельную прозрачную пластину 2 из вещества с показателем преломления П 1 и толщиной с| ,позиционно-чувствительный фотоприемник 3 (например, матрица-прибор с зарядовой связью), блок k управления, блок 5 определения положения пятен, блок 6 поиска минимума, блок 7 регистрации Фотоприемник 3 установлен так, что его поверхность перпендикулярна лучу зеркального отражения от опорной поверхности 8 (или параллельной ей, падающего от осветителя 1 луча. Прозрачная плоскопараллельная пластина 2 закреплена параллельно поверхности фотоприемника 3 и частич но закрывает его так,, что ее боковое ребро параллельно линии перемещения отраженного от опорной поверхности пучка при параллельном ее смещении и перекрывает часть пучка. Способ осуществляется следующим образом. Осветитель 1 формирует монохроматический пучок света. Выпуклую деталь 9 перемещают по опорной поверхности 8 в плоскости оптического хода лучей ( падающего на опорную поверхность и отраженного от нее). При попадании детали 9 в зону измерения, отраженный от ее поверхности пучок света разделяют на два: одна часть пучка попадает непосредственно на фотоприемник 3, а вторую - пропускают через прозрачную пластину 2 и затем она попадает на фотоприемник 3При наличии угла, между нормалью к поверхности прозрачной пластины 2, параллельной поверхности фотоприемника 3, и осью падающего на нее пучка, часть светового потока, прошедшая через прозрачную пластину 2, смещается на величину (f- d (tgd. -tg) , где угол Ц определяется из условия sin Ч ind/n, и соответственно смещается пятно на поверхности фотоприемника 3. Позиционно-чувствительный фотоприемник 3 (матрица) непрерывно сканируют блоком k управления и с фотоприемника 3 поступает на блок 5 определения положения пятен. Блок 5 определения положения пятен определяет положение центров пятен и расстояния между ними в выбранных для каждого пятна (информационных) строках при каждом единичном сканировании всего фотоприемника 3 (кадре)о Блок 6 поиска минимума осуществляет сравнения расстояния между центрами пятен на информационных строках в двух последовательных кадрах и запоминает наименьшее из них и координату центра одного из пятен (на одной заранее выбранной строке). При движении детали 9 по опорной поверхности 8 (относительно осветителя фотоприемника 3) происходит изменение положения отраженного от поверхности детали пучка, и соответственно, обеих его частей на фотоприемнике 3 (непосредственно падающей на фотоприемник 3 и прошедшей через прозрачную пластину 2). После выхода детали 9 из зоны измерения (когда отсутствует отраженный от нее пучок на фотоприемнике) в блоке 6 поиска минимума остается координата точки совпадения центров пятен на информационных строках, информация о котором поступает на блок 7 регистрации и регистрируется по команде 6j1oKa 5 определения положения пятен.

Совпадение центров обоих пятен .достигается только при нормальном падении отраженного пучка на фотоприем- ник 3f когда касательная плоскость к поверхности детали в зоне измерения (в точке падения луча от осветителя I) параллельна опорной поверхности.

Сравнивая координату Х-) точки совпадения центров обоих пятен на фотоприемнике с координатой Хп точки, совпадения центров пятен при отражении пучка от опорной поверхности (или параллельной ей и находящейся от нее на известном расстоянии D), определяют размер детали следующим образом если угол падения луча от осветителя 1 на опорную поверхность 8 (5 , то размер детали равен А (()/ /2sinfi + D.

Предлагаемый способ определения размера позволяет повысить точность измерения, так как устраняет погрешиости, связанные с базированием каждой измеряемой детали в зоне измерения.

Кроме того, так как измерение производится при движении детали без

ее фиксации, повышается производительность труда.

Формула изобретения Способ бесконтактного определения размера деталей, расположенных на опорной поверхности, заключающийся в том, что направляют пучок света на поверхность измеряемой детали, сканируют позиционно-чувствительный фотоприемник и определяют размер детали по положению отраженного «т нее пучка света на фотоприемнике, о т ли чающий с-я тем, что, с целью повышения точности определенияj выделяют часть из падающего на фотоприемник пучка света, смещают эту часть на фотоприемнике при наличии угла между нормалью к поверхности фотоприемника и осью падающего на него пучка, перемещают измеряемую деталь по опорной поверхности и определяют размер детали по координате точки совпадения центров обеих часте пучка света на фотоприемнике. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

лгу

v5 OO OO;yOOOOVfX f- y

, .y,

Фи.