PL224199B1 - Układ do pomiaru położenia i współosiowości równoległych otworów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru 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 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 pomiarowego, według wynalazku polega na tym, że końcówki co najmniej dwóch obudów źródeł światła, z których każda zawiera źródło światła zasilane zasilaczem, umieszczone są w co najmniej dwóch otworach wykonanych w obiekcie z badanymi otworami. Na przeciw źródeł światła umieszczony jest co najmniej jeden czujnik frontu falowego w obudowie czujnika frontu falowego, wyposażony w matrycę mikrosoczewek i matrycę fotodetektorów, korzystnie matrycę CCD/CMOS. Czujnik frontu falowego ustawiony jest w polu wiązek światła emitowanych przez źródła światła. Ponadto wyjście czujnika frontu falowego podłączone jest do układu analizująco - rejestrującego, korzystnie komputera.

Korzystnie, źródłem światła jest laser lub dioda laserowa.

Korzystnie, końcówka obudowy źródła światła wyposażona jest w reduktor średnicy wiązki umieszczony w obudowie źródła światła.

Korzystnie końcówka obudowy czujnika frontu falowego wyposażona jest w układ powiększający średnicę wiązki promieniowania umieszczony w obudowie czujnika frontu falowego.

Korzystnym jest, gdy czujnikiem frontu falowego jest czujnik Hartmann-Shack'a.

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. Układ wyposażony w czujnik frontu falowego Hartmann-Shack'a składający się z matrycy mikrosoczewek umieszczonej przed matrycą CCD oraz źródła promieniowania laserowego generującego światło monochromatyczne zapewnia wysoką czułość pomiarów przestrzennych i kątowych. Zastosowanie wynalazku pozwala zautomatyzować proces pomiaru współosiowości otworów, skrócić znacznie czas pomiaru. Ponadto wynalazek stanowi element nieskomplikowany technologicznie przy jego produkcji oraz charakteryzuje się wysoką adaptacyjnością w zależności od kształtów i rozmiarów badanych otworów. Stosowanie wynalazku zwłaszcza w zastosowaniach medycznych oraz mechaniki

PL 224 199 B1 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 pomiarowy z obudowanym czujnikiem frontu falowego umieszczonym naprzeciw badanych otworów oraz obudowanymi źródłami promieniowania laserowego wraz z reduktorami średnicy wiązki światła umieszczonymi w mierzonych otworach, a fig. 2 przedstawia układ pomiarowy z obudowanymi czujnikami frontu falowego umieszczonymi naprzeciw otworów oraz układem optycznym lasera wraz z elementem światło-dzielącym i lustrem wprowadzającymi światło do obudowanych reduktorów średnicy wiązki światła osadzonych w mierzonych otworach, natomiast fig. 3 przedstawia wariant z czujnikami frontu falowego wyposażonymi w układy optyczne powiększające średnicę wiązki.

P r z y k ł a d 1

Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości równoległych otworów ma dwie końcówki obudów laserowych źródeł światła 6, zawierające po jednym źródle światła 3 zasilanym zasilaczem 1, umieszczone są w obiekcie z dwoma badanymi otworami 2. Naprzeciw źródeł światła 3 umieszczony jest czujnik frontu falowego 4 w obudowie czujnika frontu falowego 8, który wyposażony jest w matrycę mikrosoczewek 9 i matrycę fotodetektorów 10 w postaci matrycy CCD/CMOS. Czujnik frontu falowego 4 ustawiony jest w polu wiązek światła emitowanych przez źródła światła 3. Ponadto wyjście czujnika frontu falowego 4 podłączone jest do układu analizująco - rejestrującego 5 w postaci komputera. Źródła światła 3 zamocowane są współosiowo z obudową źródła światła 6, a czujnik frontu falowego 4 współosiowo z obudową czujnika frontu falowego 8.

P r z y k ł a d 2

Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości równoległych otworów osadzony jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma dwa czujniki frontu falowego 4 umieszczone naprzeciw dwóch źródeł światła 3, którymi są diody laserowe. Końcówki obudów źródeł światła 6 wyposażone są w reduktory średnicy wiązki 7 również umieszczone w obudowach źródeł światła 6, natomiast końcówki obudów czujników frontu falowego 8 wyposażone są w układy optyczne powiększające średnicę wiązki 11 również umieszczone w obudowie czujników frontu falowego 8. Ponadto jako czujnik frontu falowego 4 zastosowano czujniki Hartmann-Shack'a.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

1. zasilacz

2. obiekt z badanymi otworami

3. źródło światła

4. czujnik frontu falowego

5. układ analizująco rejestrujący

6. obudowa źródła światła

7. reduktor średnicy wiązki

8. obudowa czujnika frontu falowego

9. matryca mikrosoczewek

10. matryca CCD/CMOS

11. układ optyczny powiększający średnicę wiązki

Claims (6)

1. Układ do pomiaru względnego położenia i współosiowości równoległych otworów, znamienny tym, że końcówki co najmniej dwóch obudów źródeł światła (6), z których każda zawiera źródło światła (3) zasilane zasilaczem (1), umieszczone są w co najmniej dwóch otworach wykonanych w obiekcie z badanymi otworami (2), a na przeciw źródeł światła (3) umieszczony jest co najmniej jeden czujnik frontu falowego (4) w obudowie czujnika frontu falowego (8), wyposażony w matrycę mikrosoczewek (9) i matryce fotodetektorów (10), korzystnie matrycę CCD/CMOS, przy czym czujnik frontu falowego (4) ustawiony jest w polu wiązek światła emitowanych przez źródła światła (3), ponadto wyjście czujnika frontu falowego (4) podłączone jest do układu analizująco - rejestrującego (5), korzystnie komputera.

2. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem światła (3) jest laser.

3. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem światła (3) jest dioda laserowa.

PL 224 199 B1

4. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że końcówka obudowy źródła światła (6) wyposażona jest w reduktor średnicy wiązki (7), umieszczony w obudowie źródła światła (6).

5. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że końcówka obudowy czujnika frontu falowego (8) wyposażona jest w układ optyczny powiększający średnicę wiązki (11) umieszczony w obudowie czujnika frontu falowego (8).

6. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnikiem frontu falowego (4) jest czujnik Hartmann-Shack'a.