HU189616B

HU189616B - Method and device for checking cones

Info

Publication number: HU189616B
Application number: HU317182A
Authority: HU
Inventors: Imre Peczeli; Tibor Behringer; Ferenc Engard; Janos Giber; Laszlo Kocsanyi; Peter Richter; Bela Vago
Original assignee: Budapesti Mueszaki Egyetem,Hu
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1986-07-28

Abstract

A találmány tárgya eljárás kúpok ellenőrzésére, amikoris ellenőrizendő kúpot pozícionálnak és a palástjának átmérőjét egy vagy több magasságban megállapítják. A találmány szerinti eljárás lényege abban van, hogy a kúp palástja előtt referenciafelületen kiválasztott vonal mentén koherens fényforrást mozgatnak, a fényfonás fényét a kúp palástjára vetítik, a kúp palástjáról visszaszórt és/vagy visszavert fényt érzékelik és a palást átmérőjét az érzékelt fény jellemzői alapján állapítják meg. A találmány tárgya továbbá az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés, amely kúp (10) befogására alkalmas pozicionáló egységet és kúppalást meghatározott pontjának távolságát meghatározó helyzetérzékelő rendszert tartalmaz. Lényege, hogy a referenciafelületet meghatározó, az ellenőrizendő kúphoz (10) illeszkedő méretű vezetőtestet (11) tartalmaz, a pozicionáló egység a vezetőtestben (II) elhelyezett első golyósorral (12) és ez ellenőrizendő kúp (10), valamint a vezetőtest (11) közé szorított második golyósorral (13) van kialakítva, mig a helyzetérzékelő rendszer (15) koheneres fényforrást, különösen lézert (30), a fényforrás visszavert és/vagy visszaszórt fényét felfogó fényérzékelőt (34) és a fényérzékelővel (34) kapcsolt elektronikus jelfeldolgozó egységet (16) tartalmaz. 2-öbra -1-The present invention relates to a method for controlling suppositories, whereby the cone to be inspected is positioned and the diameter of its cone is determined at one or more heights. The essence of the method according to the invention is to move a coherent light source along the line selected on the reference surface before the cone of the cone, to project the light of the sphere onto the cone of the cone, to detect back and / or reflected light from the cone of the cone, and to determine the diameter of the envelope based on the characteristics of the detected light. . The invention further relates to a device for carrying out a method comprising a positioning system for determining the distance between a positioning unit and a point of cone fitment for the cone (10). The essence is that the reference surface defines a guide body (11) that is sized to fit the cone to be inspected (10), the positioning unit with the first ball (12) placed in the guide body (II) and between the cone (10) to be checked and the guide body (11). with a pressed second ball (13) while the position sensor system (15) is a cohesive light source, in particular a laser (30), a light sensor (34) for receiving the reflected and / or backscattered light, and an electronic signal processing unit (16) coupled to the light sensor (34). ). 2 am -1

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés kúpok el* lenőrzésére.This invention relates to a method and apparatus for checking cones.

A kúpos tengelyek és hüvelyek kötésére alkalmazott kúpok az illesztés jóságát kúpszögük pontosságával és állandóságával döntő módon befolyásolják. Ezért szükség van a kúpszög mérésére* annak ellenőrzésére, a hogy a kúpszög Névleges értéktől mennyire tér el és a kúp mentén a differenciális kúpszög milyen mértékben változik. A mérést mind külső, mind belső kúpokra el kell végezni.The cones used to cone the conical shafts and the sleeves have a decisive influence on the goodness of the joint with the precision and consistency of their cone angle. Therefore, it is necessary to measure the cone * to check how much the cone deviates from the nominal value and to what extent the differential cone changes along the cone. The measurement shall be made on both external and internal cones.

A jelenlegi mérési gyakorlatban a kúpszög mérését a kúp átmérőjének mérésével oldják meg, amihez általában mechanikus mérőeszközöket, például mikrométert használnak. Ez a mérés időigényessége miatt csak néhány pontban végezhető el, a mérés pontossága limitált és nem automatizálható.In current measurement practice, the measurement of a cone angle is accomplished by measuring the diameter of the cone, which usually involves the use of mechanical measuring devices, such as a micrometer. Because of the time-consuming measurement, this can only be done in a few points, the accuracy of the measurement is limited and cannot be automated.

Ismeretesek pneumatikus, helyzetérzékelőket felhasználó félautomatikus mérőkészülékek, azonban ezek is csak kevés pontban mérnek és a mérendő kúp nagy pontosságú kézi pozicionálását igénylik, ezért a mérés hosszú sorozatmérésekre nem alkalmas, ,A találmánnyal a célunk fentiekben vázolt nehézségek kiküszöbölése.Semi-automatic measuring devices using pneumatic position sensors are known, but they also measure only a small number of points and require high precision manual positioning of the cone to be measured, so that the measurement is not suitable for long series measurements. The object of the invention is to eliminate the difficulties outlined above.

A találmány feladata olyan eljárás és berendezés kialakítása; amely lehetővé teszi a kúpok gyors, sorozatmérésekre alkalmas, automatizálható, a kúpszög értékének a kúp teljes magassága mentén történő nagypontosságú ellenőrzését. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően abban lehet összefoglalni, hogy szükség van olyan kúpellenőrző eljárásra és berendezésre, amellyel külső és belső kúpszögének mérését a kúp teljes magassága mentén folyamatosan, nagy pontossággal, automatizálható módon, rövid idő alatt el lehet végezni.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus; enabling fast, automated serial measurement of cones for accurate measurement of the cone along the entire height of the cone. Accordingly, the object of the present invention can be summarized by the need for a cone control method and apparatus for measuring its external and internal cone angles continuously, with high accuracy, in an automated manner over the entire height of the cone.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldható, ha egyrészt a kúp felületének egy referenciafelülethez képesti távolságát mérjük a kúp teljes hossza mentén egy vagy több, a referencíafelületen mozgó optoelektronikai helyzetérzékelő rendszerrel, másrészt referenciafelületként a kúpon kívül illetve belül elhelyezett hengeres vagy kúpszerű test palástját használjuk, melynek alkotója mentén mozog az optoelektronikai helyzetérzékelő rendszer, és mely referenciafelülethezképest a kúpot a henger két körmetszete mentén elhelyezett golyósonal pozícionáljuk.The present invention is based on the discovery that the object of the present invention can be achieved by measuring the distance of the cone surface relative to a reference surface along one or more optoelectronic position sensing systems moving along the reference surface and on the inside or outside of the cone A body mantle is used, the component of which is opposed by an optoelectronic position sensing system, and relative to a reference surface, the cone is positioned with a ball sphere located along two cylindrical sections.

A kitűzött feladat megoldására eljárást dolgoztunk ki, amikoris ellenőrizendő kúpot pozícionálunk és palástjának átmérőjét egy vagy több magasságban megállapítjuk és a találmány szerint a kúp palástja előtt referenciafelületen kiválasztott vonal menten koherens fényforrást mozgatunk, a fényforrás fényét a kúp palástjára vetítjük, a kúp palástjáról visszaszórt és/vagy visszavert fényt érzékeljük és a palást átmérőjét az érzékelt fény jellemzői alapján állapítjuk meg.In order to solve this problem, a method is provided for positioning a cone to be inspected and determining its diameter at one or more heights and moving a coherent light source along a line selected from the reference surface of the cone to the periphery of the cone, or detecting reflected light and determining the diameter of the mantle based on the characteristics of the light being sensed.

Célszerűen a visszaszórt és/vagy visszavert fényt a fényfonás mozgatása közben folyamatosan érzékeljük. ·Preferably, the scattered and / or reflected light is continuously detected as the braid is moved. ·

Ugyancsak a kitűzött feladat megoldására, kúpok .ellenőrzésére berendezést is kidolgoztunk, amely kúp befogására alkalmas pozicionáló egységet és kúppalást meghatározott pontjának távolságát meghatározó helyzetérzékelő rendszert tartamaz és a találmány szerint referenciafelületet meghatározó, az ellenőrizendő kúphoz illeszkedő méretű vezetőtestet tartalmaz, a pozicionáló egység a vezetőtestben elhelyezett el-, ső golyósorral és az ellenőrizendő kúp, valamint a vezetőtest közé szorított második golyósorral van kialakítva, míg a helyzetérzékelő rendszer koheneren fényfonást, különösen lézert, a fényfonás visszavert és/vagy visszaszórt fényét felfogó fényérzékelőt és a fémérzékelővel kapcsolt elektronikus jelfeldolgozó egységet tartalmaz.Also, an apparatus for positioning the cone and a position sensing device for determining the distance of a predetermined point of the cone and a guide position defining a reference surface in accordance with the invention are provided. and a second ball row between the cone to be checked and the guide body, while the position sensing system comprises a cavernous lattice, in particular a laser, a luminous reflector for reflecting and / or backscattering the lattice, and an electronic signal processing unit coupled to the metal sensor.

Előnyösen , a vezetőtest hengeres, az ellenőrizendő kúp névleges kúpszögének legfeljebb felét kitevő kűpszögű kúpos test, míg a vezetőtest a második golffesorhoz illeszkedő rugóval van kialakítva.Preferably, the guide body is a cylindrical conical body having up to half of the nominal taper angle of the cone to be inspected, while the guide body is formed by a spring fitting to the second row of balls.

Előnyösen a golyók mindkét golyósórban egymással 120°os szöget zárnak be, és eltérő alkotók mentén helyezkednek el.Preferably, the balls in each of the ball rows are at an angle of 120 ° to each other and are disposed along different components.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon azDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the accompanying drawings. In the drawing it is

1. ábra a találmány szerinti berendezés külső kúp ellenőrzésére kidolgozott változatának vázlata, aFigure 1 is a schematic diagram of an embodiment of an apparatus for controlling an external cone of the invention, a

2. ábra az 1. ábra szerinti berendezés metszete, aFigure 2 is a sectional view of the apparatus of Figure 1, a

3. ábra a találmány szerinti berendezés belső kúp ellenőrzésére kidolgozott változatának vázlata míg aFigure 3 is a schematic diagram of an embodiment of an apparatus for controlling the internal cone of the invention;

4. ábra az alkalmazott helyzetérzékelő rendszer vázlata.Figure 4 is a schematic of the position detection system used.

A találmány szerinti berendezés (1., 2. és 3. ábra) 10 ellenőrizendő kúp felületéhez illeszkedő 11 vezetőtestet, all vezetőtestben megfogott, a 10 ellenőrizendő kúp kisebb átmérőjű részéhez illeszkedő 12 első golyósort, a 10 ellenőrizendő kúp nagyobb átmérőjű részéhez illeszkedő, célszerűen all vezetőtesthez képest megfogott 14 rugóval all vezetőtest és a 10 ellenőrizendő kúp közé beszorított 13 második golyósort tartalmaz. A 11 vezetőtest felületén 15 helyzetérzékelő rendszer van mozgathatóan megvezetve és kimenete 16 jelfeldolgozó egységre csatlakoztatva.The guide body 11 fitting to the surface of the cone 10 to be inspected according to the invention (Figs. 1, 2 and 3), the first ball row 12 engaging in the smaller diameter part of the cone 10 being held in the guide body, preferably fitting the larger diameter part of the cone 10 a second row of balls 13 clamped between the guide body 14 and the cone 10 to be inspected with a spring 14 held relative to the guide body. On the surface of the guide body 11, a position sensing system 15 is movably guided and its output is connected to a signal processing unit 16.

A 15 helyzetérzékelő rendszer (4. ábra) koherens fényforrással, célszerűen 30 lézerrel van kialakítva, amelynek kimenő fényét 31 osztótükör irányítja egyrészt 32 fókuszáló optikai rendszerre és ezen keresztül visszaszórt fény a 32 fókuszáló optikai rendszeren keresztül, a 31 és 36 osztótükrökön keresztül azonos méretű, a 32 fókuszáló optikai rendszertől különbözőtávolságokon levő azonos méretű 33 diafragtnákon keresztül 34 fényérzékelőkre vetítödik, amelyek kimenő elektromos jelét 35 aritmetikai egység (a 16 jelfeldolgozó egység része) dolgozza fel.The position sensing system 15 (Fig. 4) is formed by a coherent light source, preferably a laser 30, whose output light is directed by a diverting mirror 31 on one hand to a focusing optical system 32 and backscattered through the focusing optical system 32 through divisions 31 and 36. it is projected, through diaphragms 33 of the same size at distances other than the focusing optical system 32, to light sensors 34 whose output electrical signal is processed by an arithmetic unit (part of the signal processing unit 16).

Az 1. ábrán oldalsó, a 2. ábrán vízszintes keresztmetszetben látható berendezés külső kúpok ellenőrzésére alkalmas. A 10 ellenőrizendő kúpot a célszerűen hengeres, esetleg enyhén kúpos II vezetőtestbe helyezzük, melyhez a 12 első golyósor, mely 3, egymás* tói 120-ra elhelyezett azonos méretű golyót tartalmaz, rögzítve van. A 10 ellenőrizendő Ιζΰρ a nagyobb átmérőjén felfekszik erre a golyósorra. A második 13 golyósort, mely ugyancsak 3, egymástól 120°-ra elhelyezett azonos, de a 12 első golyósor golyóinál a kúp névleges szögének megfelelően nagyobb méretű golyót tartalmaz, a 14 rugó 11 vezetőtest és 10 ellenőrizendő kúp közé nyomja. Ezáltal a 10 ellenőrizen^;dö kúp forgástengelye és a 11 vezetőtest forgástengelye egybeesik. Eltérést csak a 10 ellenőrizendő kúp felületének nem megfelelő volta okozhat, amit azonban a mérés tényleges hibaként érzékel. Az ilymódon pozícionált 10 ellenőrizendő kú]J palástjának a 11 vezetőtest palástjától vett távolságát méri all vezetőtest palástjának alkotója mentén mozgó, optoelektronikai elven működő 15 helyzetérzékelő rendszer,The lateral apparatus shown in FIG. 1, shown in horizontal section in FIG. 2, is capable of controlling external cones. The cone 10 to be inspected is placed in a preferably cylindrical or possibly slightly tapered guide body II, to which the first row of balls 12, containing 3 balls of equal size spaced from 120 to one another, is secured. The endőρ to be checked lies at its larger diameter on this ball row. The second row of balls 13, which also contains 3 balls of the same size but larger than the balls of the first ball row 12, spaced 120 ° apart, is pressed between the guide 14 and the cone 10 to be checked. Thus, the 10 checks ^; the axis of rotation of the cone and the axis of rotation of the guide body 11 coincide. The deviation can only be caused by the inadequacy of the surface of the cone to be inspected, which however is perceived as an actual error in the measurement. The distance J of the cone J of the cone to be inspected 10 from the circumference of the guide body 11 in this manner is measured by an optoelectronic position sensing system 15 operating along the component of the outer shell of the guide body,

189.616 mely a 11 vezetőtest palástján vett magsságát és az adott magasságban all vezetőtest palástjának és a 10 ellenőrizendő kúp palástjának 17 távolságát a hozzákapcsolt 16 jelfeldolgozó egységbe továbbítja, mely 5 a 11 vezetőtest palástján tett elemi elmozduláshoz rendelt 17 távolság változásának értékéből a kúpszög helyi értékét meghatározza, mégpedig a 15 helyzetérzékelő rendszer mérési iránya által meghatározott 18 metszetben. További metszetekre is elvégezhető a piérés a 10 ellenőrizendő kúp 11 vezetőtesthez képesti elforgatásával, vagy ha a 11 vezetőtest palástjának több alkotója mentén több optoelektronikai elven működő 15 helyzetérzékelő rendszert helyezünk el.189,616 which transmits the height of the periphery of the conductor 11 and the distance 17 of the periphery of the entire conveyor and the cone of the cone to be inspected at a given height to the associated signal processing unit 16, which defines the value of in the section 18 defined by the measuring direction of the position sensing system 15. Further sections may also be accessed by rotating the cone 10 to be inspected relative to the guide body 11, or by positioning a position sensing system 15 operating on a plurality of optoelectronic principles along the periphery of the guide body 11.

A 3. ábrán látható berendezés hasonló, de belső -jg kúpok ellenőrzésére alkalmas. Mivel a 15 helyzetérzékelő rendszer mérési tartománya nagy pontosság esetén viszonylag kicsi, ezért ha 17 távolság változása a teljes mérési hossz mentén ennél a tartománynál nagyobb, célszerű a 15 helyzetérzékelő rendszert all vezetőtest palástjának alkotójával a névleges kúpszög 20 felének értékével megegyező szöget bezáró egyenes pályán végig mozgatni.The apparatus shown in Figure 3 is similar but is capable of controlling internal -jg cones. Since the positioning system 15 has a relatively small measuring range at high accuracy, if the distance 17 is greater than this range along the entire measurement length, it is advisable to move the positioning system 15 along a straight line at an angle equal to half the nominal cone angle. .

A 15 optoelektronikai elven működő helyzetérzékelő rendszer blokkvázlata a 4. ábrán látható. A 30 lézer visszaszórt és/vagy visszavert fényét felfogó 34 fényérzékelők elektromos jelét a 35 aritmetikai egy- 25 ség dolgozza fel: a két 34 fényérzékelő jeleinek különbségét és összegét, majd ezek hányadosát képezi, mely arányos a 37 felületnek a 32 fókuszáló optikai rendszertől mért távolságával egy bizonyos mérési tartományon belül. A 15 helyzetérzékelő rendszer- ~~ rel elért pontosság megfelelő 32 fókuszáló optikai rendszer választása esetén 1 pm alatt lehet. Az optoelektronikai helyzetérzékelő rendszer sebessége elérheti az 1 m/s értéket. A 30 lézer fényforrásnak célszerű He-Ne gázlézert, vagy félvezető lézert választani, és a háttérfény zavaró hatásának kiküszöbölésére a 30 35 lézer fényét modulálni.A block diagram of a position sensing system operating on the optoelectronic principle 15 is shown in Figure 4. The electrical signal of the light sensors 34, which capture the reflected and / or reflected light of the laser 30, is processed by the arithmetic unit 35: the difference and sum of the signals of the two light sensors 34 and then quotient proportional to the distance 37 of the surface 37 to the focusing system 32. within a certain measuring range. The accuracy achieved with the position sensing system 15 may be less than 1 pm when selecting a suitable focusing optical system 32. The speed of the optoelectronic positioning system can reach up to 1 m / s. Preferably, the laser light source 30 is a He-Ne gas laser or a semiconductor laser and modulate the laser light 35 to eliminate the interference of the backlight.

A találmány szerinti eljárás és berendezés előnyeit a következőkben lehet összefoglalni. Lehetőséget ad külső és belső kúpok kúpszögéneka kúp teljes magassága mentén történő folyamatos mérésére illetve ellenőrzésére. A mérés gyors, hiszen az optoelektro- 40 nikai helyzetérzékelő rendszer nagy sebességgel képes a kúp mentén végigmozogni, valamint automatizálható, mivel a kúp behelyezése nem kíván a kezelőtől pozicionálást. A mérés pontos, mivel az optoelektronikai helyzetértékelő rendszenei 1 μτη-es helyzetmérési pontosság könnyen elérhető. 45The advantages of the method and apparatus of the invention may be summarized as follows. It allows continuous measurement and control of the cone angle of external and internal cones along the entire height of the cone. The measurement is fast because the optoelectronic position sensing system is able to move at high speeds along the cone and can be automated as the insertion of the cone does not require positioning by the operator. The measurement is accurate because the positioning systems of the optoelectronic positioning system can easily achieve a positioning accuracy of 1 μτη. 45

Claims

CLAIMS 1. A method for controlling cones, wherein a cone to be inspected is positioned and its diameter is determined at one or more heights, characterized by moving a coherent light source along a line selected at a reference surface prior to the cone's circumference, or detecting reflected light and determining the diameter of the mantle based on the characteristics of the light being sensed.

Method according to claim 1, characterized in that the reflected and / or reflected light is continuously detected during the movement of the lacing.

Apparatus for controlling cones, in particular for carrying out a method according to claim 1 or 2, comprising a positioning system for positioning a cone and a position sensing system for determining the distance of a predetermined point of the cone, characterized in that a conductive body defining a reference surface (11), the positioning unit is formed by a first ball (12) located in the guide body (11) and a cone (10) between the guide cone (10) to be checked and a position sensing system (15). a coherent light source, in particular a laser (3), a light sensor (34) for receiving reflected and / or scattered light from the light source and an electronic signal processing unit (16) coupled to the light sensor (34).

Apparatus according to claim 3, characterized in that the guide body (11) is cylindrical or has a conical cone body which forms up to half of the nominal camber of the cone to be checked.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises a spring (14) which fits into the second ball row (13).

6. Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the position sensing system (15) is a diaphragm (33) of the same size at a distance different from the laser (30), the divider (31) directing the light of the laser (30), comprising light sensors (34) located behind the diaphragms (33) and an arithmetic unit (35) coupled to the light sensors (34).

7. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first and second ball rows (12, 13) comprise three to three metal balls of equal size per ball row arranged at 120 °.

Apparatus according to claim 7, characterized in that, in the first and second rows of balls (12, 13), the balls touch the periphery of the cone (10) to be inspected along different components.

9. In Figures 3-8. Apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the position detection system (15) is a laser (30) modulated He-Ne or a semiconductor laser.