PL224200B1 - Układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów, znajdujący 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.

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 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 końcówka obudowy źródła światła zasilanego zasilaczem, umieszczona jest w otworze wykonanym w ściance pierwszego obiektu, zaś w otworze wykonanym w ściance drugiego obiektu umieszczona jest końcówka obudowy czujnika frontu falowego, korzystnie czujnika Hartmann-Shack'a, wyposażonego w matrycę mikrosoczewek i matrycę fotodetektorów, korzystnie matrycę CCD/CMOS, przy czym 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 reduktora wiązki i/lub końcówka obudowy czujnika frontu falowego wyposażona jest w układ powiększający średnicę wiązki promieniowania umieszczony w obudowie układu powiększającego średnicę wiązki.

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. 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 oraz 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 precyzyjnej zapobiega błędom montażowym oraz konstrukcyjnym, jak również ogranicza liczbę błędnie wytwarzanych elementów produkcyjnych. Czujnik Hartmann-Shack'a, umożliwia wysoce precyzyjne ich dopasowanie lub inspekcję wykonania.

PL 224 200 B1

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunkach, na którym fig. 1 przedstawia schemat ogólny układu do pomiaru położenia i współosiowości otworów, fig. 2 przedstawia układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów z obudowanym czujnikiem frontu falowego umieszczonym w jednym z otworów oraz obudowanym laserem umieszczonym w otworze drugim, a także obraz powstały na matrycy CCD czujnika, a fig. 3 - układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów z obudowanym czujnikiem frontu falowego umieszczonym w jednym z otworów wraz z układem optycznym powiększającym średnicę wiązki oraz obudowanym laserem wraz reduktorem średnicy wiązki umieszczonym w otworze drugim.

P r z y k ł a d 1

Układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów osadzony jest w dwóch mierzonych otworach, przy czym końcówka obudowy źródła światła 7, w której umieszczone jest źródło światła 3 w postaci lasera zasilanego zasilaczem 13 umieszczona jest w otworze wykonanym w ściance pierwszego obiektu 1, zaś w otworze wykonanym w ściance drugiego obiektu 2 umieszczona jest końcówka obudowy czujnika frontu falowego 6, zawierająca czujnik frontu falowego 14 wyposażony w matryce mikrosoczewek 4 i matrycę fotodetektorów CCD/CMOS 5. Wyjście czujnika frontu falowego 14 podłączone jest do układu analizująco-rejestrującego w postaci komputera 15. który przetwarza obraz 8 z matrycy fotodetektorów CCD/CMOS 5.

P r z y k ł a d 2

Układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów osadzony jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że źródłem światła 3 jest dioda laserowa, a końcówka obudowy źródła światła 7 wyposażona jest w reduktor średnicy wiązki 10 umieszczony w obudowie reduktora wiązki 9 i jednocześnie końcówka obudowy czujnika frontu falowego 6. zawierająca czujnik frontu falowego w postaci czujnika Hartmann-Shack'a wyposażona jest w układ powiększający średnicę wiązki 12 umieszczony w obudowie układu powiększającego średnicę wiązki 11.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

- pierwszy obiekt

- drugi obiekt

- źródło światła

- matryca mikrosoczewek

- matryca fotodetektorów CCD/CMOS

- końcówka obudowy czujnika frontu falowego

- końcówka obudowy źródła światła

- obraz

- obudowa reduktora średnicy wiązki

- reduktor średnicy wiązki

- obudowa układu powiększającego średnicę wiązki

- układ powiększający średnicę wiązki

- zasilacz

- czujnik frontu falowego

- komputer

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do pomiaru położenia i współosiowości otworów, znamienny tym,. że końcówka obudowy źródła światła (7), zawierająca źródło światła (3) zasilane zasilaczem (13), umieszczona jest w otworze wykonanym w ściance pierwszego obiektu (1), zaś w otworze wykonanym w ściance drugiego obiektu (2) umieszczona jest końcówka obudowy czujnika frontu falowego (6) zawierająca czujnik frontu falowego (14) wyposażony w matrycę mikrosoczewek (4) i matrycę fotodetektorów CCD/CMOS (5). przy czym wyjście czujnika frontu falowego (14) podłączone jest do układu analizująco-rejestrującego, w postaci komputera (15).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem światła (3) jest laser.
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem światła (3) jest dioda laserowa.
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że końcówka obudowy źródła światła (7) wyposażona jest w reduktor średnicy wiązki (10) umieszczony w obudowie reduktora wiązki (9).

   PL 224 200 B1
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że końcówka obudowy czujnika frontu falowego (6) wyposażona jest w układ powiększający średnicę wiązki (12) umieszczony w obudowie układu powiększającego średnicę wiązki (11).
6. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnikiem frontu falowego (14) jest czujnik