PL222989B1 - Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości otworów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości równoległych otworów, znajdujący zastosowanie w pomiarach elementów mechanicznych i optycznych, zwłaszcza w urządzeniach mechaniki i optyki precyzyjnej, umożliwiający wysoce precyzyjne ich dopasowanie lub inspekcję wykonania.

Przyrząd do sprawdzania mimośrodowości otworów znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 271290, zawiera trzpień pomiarowy zamocowany razem z dwoma centrownikami, przy czym jeden z centrowników połączony jest z trzpieniem nieprzesuwnie, a drugi osadzony jest z luzem. Trzpień osadza się w otworach, przy czym za pomocą jednego z centrowników ustawia się trzpień w osi jednego z otworów, natomiast drugim centrownikiem mierzy się mimośrodowość trzpienia względem otworu drugiego.

Urządzenie do pomiaru współosiowości otworów znane z polskiego zgłoszenia patentowego nr 277546, zawiera trzpień pomiarowy wkładany do mierzonego otworu, którym mierzy się średnicę i kształt geometryczny otworu obracając elementem pomiarowym, po czym wzdłuż przesuwa się element pomiarowy wzdłuż wspomnianego trzpienia i dokonuje się pomiaru otworu w innym jego miejscu.

Sposób wyznaczania położenia osi długich nieprzelotowych otworów znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 386718, zawiera trzpień pomiarowy z dwoma bazami usytuowanymi na końcach trzpienia wkładany do mierzonego otworu, na którym dokonuje się pomiaru wystającej z otworu części trzpienia w dwóch płaszczyznach.

Sposób i urządzenie do współosiowego ustawiania tulei cylindrycznych, zwłaszcza tulei zestawu sterowego znany jest z polskiego opisu patentowego nr 173060. Sposób, polega na tym, że tuleje lokuje się z luzem w otworach sztywnego korpusu wspornika steru, następnie łączy się regulowanymi uchwytami z tym korpusem, po czym regulatorami położenia przemieszcza się tuleje i ustawia się ich osie w linii wyznaczonej przez rozciągniętą i napiętą strunę. Urządzenie utworzone jest z zestawu uchwytów, które uformowane są w postaci prętów płaskich wygiętych w kształcie litery L i zaopatrzonych w element dociskowy oraz regulator położenia o prostopadłych względem siebie osiach. Drugie inne uchwyty uformowane są w postaci prostopadłościennego pręta płaskiego wyposażonego w regulator położenia i przytwierdzonego trwale do pierścienia podtrzymującego.

Istota układu, według wynalazku polega na tym, że w pierwszym badanym otworze wykonanym w pierwszym elemencie mechanicznym umieszczone jest zwierciadło w obudowie dopasowanej do pierwszego badanego otworu. Naprzeciw zwierciadła, w drugim badanym otworze wykonanym w drugim elemencie mechanicznym umieszczona jest dopasowana do drugiego badanego otworu, końcówka obudowy układu optycznego zawierającego źródło światła, z którego wiązka światła kierowana jest przez element światłodzielący i zwierciadło, prostopadle do powierzchni matrycy mikrosoczewek czujnika frontu falowego. Czujnik frontu falowego za matrycą mikrosoczewek ma matrycę CCD/CMOS podłączoną do komputera. Ponadto tor optyczny źródła światła i tor optyczny czujnika frontu falowego za elementem światłodzielącym są współbieżne.

Korzystnie, elementem światłodzielącym jest płytka światłodzieląca lub kostka światłodzieląca.

Korzystnie, zwierciadło jest zwierciadłem sferycznym, lub zwierciadłem asferycznym, lub zwierciadłem płaskim.

Korzystnie, źródłem światła jest laser lub dioda laserowa.

Otwory elementów konstrukcyjnych lub elementów pozycjonujących wytwarzane są z dokładnością uzależnioną od narzędzia obróbkowego. W zastosowaniach mechaniki precyzyjnej lub medycznych otwory te powinny być pozycjonowane z bardzo dużą dokładnością. Osie otworów powinny się pokrywać. Układ, według wynalazku pozwala na zautomatyzowanie pomiaru współosiowości otworów, a także skrócić znacznie czas pomiaru, jednocześnie charakteryzuje się wysoką rozdzielczością w ustalaniu ich położenia i współosiowości. Układ wyposażony w czujnik frontu falowego HarmannShack'a składający się z matrycy mikrosoczewek umieszczonej przed matrycą CCD oraz źródła promieniowania laserowego generującego światło monochromatyczne, zapewnia wysoką czułość pomiarów przestrzennych i kątowych. Produkcja układu jest nieskomplikowana technologicznie oraz charakteryzuje się wysoką adaptacyjnością w zależności od kształtów i rozmiarów badanych otworów. Stosowanie wynalazku zwłaszcza w zastosowaniach medycznych oraz mechaniki precyzyjnej zapobiega błędom montażowym oraz konstrukcyjnym, jak również ogranicza liczbę błędnie wytwarzanych elementów produkcyjnych.

PL 222 989 B1

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu pomiarowego, a fig. 2 - usytuowanie elementów układu pomiarowego względem badanych otworów.

P r z y k ł a d 1

Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości otworów ma w pierwszym badanym otworze 1 wykonanym w pierwszym elemencie mechanicznym EP umieszczone zwierciadło obudowane ZW, które ma w obudowie 10 zamocowane zwierciadło 9 sferyczne, przy czym obudowa 10 dopasowana jest swoim kształtem do kształtu pierwszego badanego otworu 1. Naprzeciw zwierciadła 9, w drugim badanym otworze 2 wykonanym w drugim elemencie mechanicznym ED umieszczona jest dopasowana do drugiego badanego otworu 2, końcówka obudowy 4 układu optycznego zawierającego źródło światła 3 w postaci lasera, z którego wiązka światła kierowana jest przez element światłodzielący 7 i zwierciadło 9, prostopadle do powierzchni matrycy mikrosoczewek 5 czujnika frontu falowego CF. Elementem światłodzielącym 7 jest płytka światłodzieląca. Czujnik frontu falowego CF za matrycą mikrosoczewek 5 ma matrycę CCD/CMOS 6 podłączoną do komputera KO. Źródło światła ZS, czujnik frontu falowego CF i komputer KO podłączone są do zasilacza Z. Ponadto tor optyczny źródła światła 3 i tor optyczny czujnika frontu falowego CF za elementem światłodzielącym 7 są współbieżne.

P r z y k ł a d 2

Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości otworów wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że elementem światłodzielącym 7 jest kostka światłodzieląca, zwierciadło 9 jest zwierciadłem asferycznym, natomiast źródłem światła 3 jest dioda laserowa.

Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości otworów znajduje zastosowanie w pomiarach elementów mechanicznych i optycznych, zwłaszcza w urządzeniach mechaniki i optyki precyzyjnej. Możliwym jest także stosowanie wynalazku do inspekcji elementów produkcji, zwłaszcza w urządzeniach i produktach medycznych.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości otworów, znamienny tym, że w pierwszym badanym otworze (1) wykonanym w pierwszym elemencie mechanicznym (EP) umieszczone jest zwierciadło (9) w obudowie (10) dopasowanej do pierwszego badanego otworu (1), a naprzeciw zwierciadła (9) w drugim badanym otworze (2) wykonanym w drugim elemencie mechanicznym (ED) umieszczona jest dopasowana do drugiego badanego otworu (2), końcówka obudowy (4) układu optycznego zawierającego źródło światła (3), z którego wiązka światła kierowana jest przez element światłodzielący (7) i zwierciadło (9), prostopadle do powierzchni matrycy mikrosoczewek (5) czujnika frontu falowego (CF), przy czym czujnik frontu falowego (CF) za matrycą mikrosoczewek (5) ma matrycę CCD/CMOS (6) podłączoną do komputera (KO), ponadto tor optyczny źródła światła (3) i tor optyczny czujnika frontu falowego (CF) za elementem światłodzielącym (7) są współbieżne.
2. 2. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że elementem światłodzielącym (7) jest płytka światłodzieląca.
3. 3. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że elementem światłodzielącym (7) jest kostka światłodzieląca.
4. 4. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że zwierciadło (9) jest zwierciadłem sferycznym.
5. 5. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że zwierciadło (9) jest zwierciadłem asferycznym.
6. 6. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że zwierciadło (9) jest zwierciadłem płaskim.
7. 7. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem światła (3) jest laser.
8. 8. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem światła (3) jest dioda laserowa.