PL223500B1 - Sposób pomiaru położenia i współosiowości otworów - Google Patents

Description

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

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 sposobu, według wynalazku, polega na tym, że mierzy się współosiowość co najmniej jednej pary otworów wykonanych w dwóch elementach mechanicznych, przy czym w otworze wyk onanym w pierwszym elemencie mechanicznym umieszcza się co najmniej jedno źródło światła, gen erujące wiązkę światła, którą kieruje się na umieszczony w przeciwległym otworze wykonanym w drugim elemencie mechanicznym, czujnik frontu fałowego, przy czym matryca mikrosoczewek czujnika frontu falowego, wiązkę światła dzieli przestrzennie na mniejsze wiązki i skupia te mniejsze wiązki światła na matrycy CCD/CMOS, w wyniku czego tworzy się w matrycy CCD/CMOS obraz jasnych punktów, przy czym powierzchnia przekroju wiązki światła padającej na czujnik frontu falowego jest mniejsza od powierzchni matrycy mikrosoczewek. Następnie otrzymany obraz w matrycy CCD/CMOS przetwarza się na sygnał cyfrowy i kieruje do układu analizująco-rejestrującego, po czym obraz z matrycy CCD/CMOS dzieli się na jednakowe obszary, przy czym każdy jasny punkt znajduje się w obrębie jednego obszaru, dla którego to obszaru wyznacza się odległość jasnego punktu matrycy od środka obszaru, a następnie wyznacza się metodami numerycznymi odległość środka matrycy jasnych punktów względem środka obrazu, która jest miarą względnego położenia i współosiowości otworów, przy czym odległość jasnego punktu matrycy od środka obszaru jest miarą kąta ustawienia otworu wykonanego w pierwszym elemencie mechanicznym względem otworu wykonanego w drugim elemencie mechanicznym, natomiast odległość środka matrycy jasnych punktów względem środka obr azu jest przesunięciem otworu wykonanego w pierwszym elemencie mechanicznym względem otworu wykonanego w drugim elemencie mechanicznym.

Sposób według wynalazku, umożliwia inspekcję jakości wykonania otworów i ułożenia elementów konstrukcyjnych. 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 lub w przypadku otworów sąsiadujących osie powinny być równoległe. Zaletą układu pomiarowego otworów jest automatyczny, wysokorozdzielczy pomiar ich położenia i współosiowości. Sposób według wynalazku wykorzystuje czujnik frontu falowego Harmann-Shack'a składający się z matrycy mikrosoczewek umieszczonej przed matrycą CCD oraz źródła promieniowania las erowego generującego światło monochromatyczne zapewnia wysoką czułość pomiarów przestrzennych i kątowych. Zastosowanie wynalazku pozwala na zautomatyzowanie procesu pomiaru współosiowości otworów oraz znaczne skrócenie czasu pomiaru. Stosowanie wynalazku zwłaszcza w zastosowaniach medycznych oraz mechaniki precyzyjnej zapobiega błędom montażowym oraz konstrukcyjnym, jak również ogranicza liczbę błędnie wytwarzanych elementów produkcyjnych.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunkach, na którym fig. 1 przedstawia układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów z czujnikiem frontu falowego umieszczonym w jednym z otworów oraz obudowanym laserem umieszczonym w otworze drugim, fig. 2 obraz jasnych punktów powstały na matrycy CCD/CMOS z wiązką promieniowania laserowego padaPL 223 500 B1 jącą prostopadle na matrycę mikrosoczewek, fig. 3 - obraz jasnych punktów powstały na matrycy CCD/CMOS z wiązką promieniowania laserowego padającą pod niewielkim kątem na matrycę mikrosoczewek. a fig. 4 - obraz jasnych punktów powstały na matrycy CCD/CMOS z wiązką promieniowania laserowego padającą prostopadle na matrycę mikrosoczewek przesuniętą względem osi czujnika.

Sposób pomiaru względnego położenia i współosiowości otworów, polega na tym, że mierzy się współosiowość jednej pary otworów wykonanych w dwóch elementach mechanicznych, przy czym w otworze wykonanym w pierwszym elemencie mechanicznym 1 umieszcza się źródło światła 3 emitujące promieniowanie monochromatyczne w postaci wiązki światła 9, umieszczone w obudowie 7 źródła światła 3, którą kieruje się na umieszczony w przeciwległym otworze wykonanym w drugim elemencie mechanicznym 2, czujnik frontu falowego 4 umieszczony w obudowie 8 czujnika frontu falowego 4. Matryca mikrosoczewek 5 czujnika frontu falowego 4, wiązkę światła dzieli przestrzennie na mniejsze wiązki i skupia te mniejsze wiązki światła na matrycy CCD/CMOS 6, w wyniku czego tworzy się w matrycy CCD/CMOS 6 obraz jasnych punktów 10, przy czym powierzchnia przekroju wiązki światła padającej na czujnik frontu falowego 4 jest mniejsza od powierzchni matrycy mikrosoczewek 5. Następnie otrzymany obraz jasnych punktów 10 w matrycy CCD/CMOS 6 przetwarza się na sygnał cyfrowy i kieruje do układu analizująco-rejestrującego. Po czym obraz 10 z matrycy CCD/CMOS 6 dzieli się na jednakowe obszary, przy czym każdy jasny punkt znajduje się w obrębie jednego obszaru, dla którego to obszaru wyznacza się odległość jasnego punktu matrycy od środka obszaru, a następnie wyznacza się metodami numerycznymi odległość środka matrycy jasnych punktów względem środka obrazu 10, która jest miarą względnego położenia i współosiowości otworów. Odległość jasnego punktu matrycy od środka obszaru jest miarą kąta ustawienia otworu wykonanego w pierwszym elemencie mechanicznym 1 względem otworu wykonanego w drugim elemencie mechanicznym 2, natomiast odległość środka matrycy jasnych punktów względem środka obrazu 10 jest przesunięciem otworu wykonanego w pierwszym elemencie mechanicznym 1 względem otworu wykonanego w drugim elemencie mechanicznym 2.

Obraz jasnych punktów 10 w matrycy CCD/CMOS 6 dla otworów wykonanych współosiowo pokazany na fig. 2, potwierdza współosiowość tych otworów, w obrazie 10 tym wiązka 9 promieniowania laserowego pada prostopadle na matrycę CCD/CMOS 6 w osi matrycy mikrosoczewek 5, której soczewki dzielą wiązkę 9 na mniejsze i skupiają je na matrycy CCD/CMOS 6. Na matrycy CCD/CMOS 6 tworzy się obraz jasnych punktów 10. Obraz 10 jasnych punktów przesuniętych względem osi optycznych matrycy mikrosoczewek 5 przedstawia fig. 3, w którym wiązka światła 9 promieniowania laserowego pada pod małym kątem na matrycę mikrosoczewek 5, mikrosoczewki dzielą wiązkę na mniejsze i skupiają je na matrycy CCD/CMOS 6. Natomiast obraz 10 jasnych punktów powstały na matrycy CCD/CMOS 6 czujnika z wiązką promieniowania laserowego padającą prostopadle na matrycę mikrosoczewek przesuniętą względem osi czujnika pokazuje fig. 4.

Claims (1)

1. Sposób pomiaru względnego położenia i współosiowości otworów, znamienny tym, że mierzy się współosiowość co najmniej jednej pary otworów wykonanych w dwóch elementach mechanic znych, przy czym w otworze wykonanym w pierwszym elemencie mechanicznym (1) umieszcza się co najmniej jedno źródło światła (3), generujące wiązkę światła (9), którą kieruje się na umieszczony w przeciwległym otworze wykonanym w drugim elemencie mechanicznym (2), czujnik frontu falowego (4), przy czym matryca mikrosoczewek (5) czujnika frontu falowego (4), wiązkę światła dzieli przestrzennie na mniejsze wiązki i skupia te niniejsze wiązki światła na matrycy CCD/CMOS (6) w wyniku czego tworzy się w matrycy CCD/CMOS (6) obraz jasnych punktów (10), przy czym powierzchnia przekroju wiązki światła padającej na czujnik frontu falowego (4) jest niniejsza od powierzchni matrycy mikrosoczewek (5), następnie otrzymany obraz (10) w matrycy CCD/CMOS (6) przetwarza się na sygnał c yfrowy i kieruje do układu analizująco-rejestrującego, po czym obraz (10) z matrycy CCD/CMOS (6) dzieli się na jednakowe obszary, przy czym każdy jasny punkt znajduje się w obrębie jednego obszaru, dla którego to obszaru wyznacza się odległość jasnego punktu matrycy od środka obszaru, a następnie wyznacza się metodami numerycznymi odległość środka matrycy jasnych punktów względem środka obrazu (10), która jest miarą względnego położenia i współosiowości otworów.