SE442343B - Anordning for metning av ett foremals konturform - Google Patents

Description

7905577-5 10 15 20 25 30 35 tunna keramikföremål.

Andra kända förfaranden som inte har denna nackdel är beröringsfria förfaranden som utnyttjar ljus för utförande av mätningen. I exempelvis GB 1 504 537 beskrivs en anordning för kontroll av konturformen hos ett axiellt symmetriskt föremål. Denna anordning innefattar ett vridbord, på vilket en transparent skiva är placerat.

I skivans ovansida är anordnat ett V-format cirkulärt spår och ett föremål, vars kontur skall kontrolleras, placeras i spåret. Föremålet belyses via två i skivans undersida anordnade, V-formade, cirkulära spår. De ljusstràlar som inte skärmas av föremålet detekteras med en kamera. Genom att vridbordet roteras är det möjligt att inspektera hela föremålets konturform.

Vid mätning med hjälp av denna anordning kommer alltid föremålets centrum överensstämma med vridbordets centrum, eftersom föremålet placeras i det cirkulära spåret. Anordningen kan emellertid därigenom bara användas för symmetriska föremål, vars storlek är avpassad till spårets.

Det vore emellertid önskvärt att ha tillgång till en anordning, vilken skulle kunna utnyttjas även för mätning på asymmetriska föremål och i vilken man inte var begränsad till föremål som passar in i ett i förväg tillverkat spår i en skiva.

Om man placerar ett föremål direkt på vridbordet utan någon spårförsedd skiva som anger var föremålet skall placeras exakt kan föremålets centrum emellertid inte alltid bringas att överensstämma med vridbordets, vilket medför att det detekterade kantläget på före- målet kommer att påverkas av avvikelsen på föremàlets centrumläge i förhållande till vridbordets. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en ny anordning för beröringsfri mätning av konturformen och dimensionerna hos föremål, med vilken anordning en korrekt mätning kan utföras även om före- målets centrum inte överensstämmer med vridbordets. 10 15 20 25 30 35 7905377-3 3 Ändamålet uppnås med en anordning, vars särdrag framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföljande ritningar. Fig l visa* en schematisk planvy av en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en schematisk sidovy av anordningen i fig l.

Fig 3a och 3b visar vàgformer för beskrivning av funk- tionen hos apparaten i fig l och 2. Fig 4 visar schema- tiskt en konturform för en huvudsakligen elliptisk pelare för beskrivning av funktionen hos anordningen enligt uppfinningen. Fig 5 visar ett diagram över en avvikelse hos föremålens konturform för beskrivning av ett sätt, pà vilket kompensation för geometriska fel hos föremålet :an åstadkommas. Pig 6 visar schematiskt en planvy av en ytterligare utföringsform av anordningne enligt upp- finningen.

Fig l och 2 visar schematiskt en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen för mätning av kontur- formen hos föremål. Ett föremål l, som skall mätas, place- ras på ett vridbord 2 vid dettas centrum. För säkerställ- ande av att föremålet l placerat vid vridbordets 2 centrum är en lämplig styrplatta 3 fäst på vridbordets 2 yta.

Vridbordet 2 är anslutet till en rotationsaxel 4, som roteras i pilens A riktning medelst en motor 5 och en kuggmekanism 6. Rotationsaxeln 4 är vidare kopplad till en rotationsvinkeldetektor, t ex en rotationskodare 7.

Rotationskodaren 7 alstrar en rotationsvinkelsignal för vridbordet 2 och därmed för föremålet 1.

Anordningen innefattar tre satser av optiska kant- detektorer, varvid varje sats innefattar ett projektor- organ för parallella ljusstràlar och ett mottagninga- organ för parallella ljusstràlar, vilka organ är place- rade på ömse sidor om vridbordet 2. Fig 2 visar tre projektororgan BA, SB och BC, vilka är anordnade på vridbordets 2 vänstra sida vid olika nivåer och samverkar med tre mottagningsorgan 9A, 9B och 9C, vilka är anordnade I?c)<)ï& çëïjlåljrïfll l 7905377-3 10 15 20 25 30 35 4 på bordets högra sida vid olika nivåer. Vid denna ut- föringsform mäts samtidigt föremâlets l konturform vid tre olika ställen. Vart och ett av projektororganen innefattar en laserljuskälla och en roterande spegel för reflektion av laserstrålen i form av parallella strålar, vilket framgår av figurerna. Vart och ett av mottagningsorganen har en ingångsöppning, som är till- räckligt bred för mottagning av det parallella ljus- strålknippet. I stället för en laserljuskälla kan en kombination av en vanlig lampa och en konkav spegel användas. Vanligen avböjer kanten av det parallella ljusstrålknippet, som projiceras från projektororganen 8A-8C, något och denna avböjning kan försämra mätnog- grannheten. För att undvika en sådan avböjning av det parallella strålknippet vid dettas kantomràde är ett lângsträckt band 10 fixerat så, att det skärmar eller skär av det parallella strålknippets kantomràde. Den fortsatta beskrivningen nedan kommer att visa, att läget för denna band 10 använts som en referensposition för mätningen.

Rotationsvinkelsignalen från rotationskodaren 7 och kantpositionsutsignalerna från mottagninqsorganen 9A-9C matas till en operationskrets ll, till vilken även en i ett minne 12 lagrad standardkantpositionssig- nal matas. Standardkantpositionssignalen motsvarar den signal, som uppnås medelst kantdetektorn 8, 9, när ett standardföremål med given form och dimension placeras på vridbordet 2 och vrids 3600. Operationskretsen ll jämför dessa kantpositionssignaler med varandra under inverkan av rotationsvinkelsignalen, som matas från rotationskodaren 7, och alstrar en signal vid en ut- gång 13, vilken signal indikerar om det mätta föremålet l har korrekt konturform, dvs korrekta omkretsdimen- sioner.

Ett mätsteg för detektering av föremàlets l krök- ning med hjälm av anordningen i fíg 1 och 2 kommer att beskrivas med hänvisning till fiq 1. Föremålnt l, som 10 15 20 25 30 35 7905377-5 5 t ex kan vara en elliptisk pelare, placeras på vridbor- det 2 och vrids i pilens A riktning. Under denna vrid- ning projicerar projektororganen 8A-8C laserljusstrålar successivt från projektororganets övre till dess nedre del i fig l under en given period T. Med andra ord av- sökes föremålet l medelst laserstrålen under perioden T. Fig 3a visar en vågform för utsignalen från ett av mottagninqsorganen, t ex organet 9A, när föremålet l inte befinner sig på vridbordet 2. Eftersom laserstrå- len inte skärmas eller skärs av medelst föremålet, mot- tager organet 9A alltid laserstrålen från orqanet 8A under perioden T och således föreligqer utsignal från organet 9A under hela avsökningsperioden T. När före- målet 1 placeras på bordet 2, skärmas laserstrålen me- delst föremålet och varaktigheten av utsignalen från organet 9A reduceras till t, vilket âskådliggöres i fig 3b. Fig l visar att denna varaktighet t är relate- rad till en sträcka S mellan bandet l0 och föremålets l kant. Sträckan r mellan föremålets l kant och en gi- ven referenspunkt, t ex en centrumpunkt O på bordet 2, kan mätas som en skillnad mellan en konstant sträcka L från referenspunkten O till det fast anordnade ban- det 10 och den uppmätta sträckan S. På detta sätt kan sträckan r mätas och denna sträcka varierar i beroende av vridningen av bordet 2. I minnet 12 är standardkant- positionsvärden för sträckan r vid respektive rotations- vinkel 9 för vridbordet 2 lagrade. Operationskretsen ll kan beräkna en avvikelse hos sträckan r i förhållan- de till standardvärdet vid respektive vinkelposition under styrning från rotationsvinkelsignalen, som matas från rotationskodaren 7. Eftersom mätningen åstadkommas vid tre olika ställen på föremålet 1 kan föremålsytans lodräthet även mätas genom jämförelse av tre värden, som beräknats för sträckan r vid tre olika nivåer.

Såsom beskrivits ovan är styrplattan 3 fäst på vridbordets 2 yta för lägesplacerinq av föremålet. I praktiken kan emellertid föremålet inte placeras exakt w-n F lßa __ få? “m n. “mf *u u' tf... i.. 7905577-3 10 15 20 25 30 6 på bordet 2 vid dettas centrum O utan föremålets l centrum avviker från bordcentrumet O. Denna avvikelse kan förorsaka fel i mätresultatet. Enligt uppfinningen kan en sådan avvikelse kompenseras i operationskretsen ll. Detta kommer att förklaras med hänvisning till fig 4 och 5.

Fig 4 visar en schematisk konturform för ett före- mål, som har huvudsakligen elliptisk form. Standardföre- målet har en storaxel Dß, en lillaxel Ds, en minsta krökningsradie Rl och en största krökningsradie R2, vil- ket framgår av fig 4. Sträckan r från oentrumet C till föremålets kant vid en vinkel 3 kan uttryckas medelst ekvationerna I = R1 + (Dß/2"Rl)cosê eller ß r = R 2 - (RZ-Ds/z) sine Om ett standardföremål är korrekt placerat på vridbor- det 2 vid dettas centrum O, kan operationskretsen ll beräkna sträckan r under det att vridbordet 2 roteras ett varv. Denna beràknande sträcka r kan visas som en hel- dragen kurva a i fig 5. Vid en verklig mätoperation avviker föremâlets 1 centrum C från bordets 2 centrum O och därför kan den beräknade sträckan r uttryckas me- delst den sträckande kurvan b i fig 5. För att kompensera för en sådan avvikelse av centrumläget kan kurvan b i fig 5 omvanldas till en streckprickad kurva c genom införing av följande korrigeringsvärden: I storaxelriktningen (dpl + dpz)/2 I lillaxelriktningen (dql + dqz)/2 Pâ detta sätt kan centrumlägets avvikelse kompenseras.

Vid den verkliga mätoperationen bildas även ett vinkel- fel, dvs en avvikelse i rotationsriktningen. Detta vinkelfel kan korrigeras genom införande av en korrek- tionsvinkel a, som kan bestämmas med den välkända minsta kvadratmetoden. Korrektionsvinkeln a kan be- stämmas medelst en ekvation 10 15 20 25 30 35 7905377-3 .1 9 fi,r _ _' \.. _\. _71. _ ,Lnimum n: -----+ där al, az, d3 och a4 är avvikelsevinklar mellan ideal- kurvan a och kurvan c vid fyra givna vinkellägen Sl, 62, 63 resp 64. Efter korrigeringen på det ovan beskrivna sättet kan avvikelsen hos föremålets 1 konturform i förhållande till standardföremålet detekteras på ett mycket noggrant sätt. Operationskretsen ll upptäcker även om den beräknade avvikelsen överskrider den maxi- malt tillåtna toleransen och alstrar en signal vid ut- gången 13, vilken signal kan skrivas eller presenteras på ett presentationsorgan.

Det må påpekas att föreliggande uppfinning inte är begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen utan många modifieringar kan åstadkommas inom ramen för föreliggande uppfinning. T ex kan olika slag av kontur- former, t ex cylindriska pelare, polygonala pelare och liknande, mätas medelst apparaten enligt uppfinningen.

Vid utföringsformen enligt fig l och 2 bestrålar pro- jektororganet 8 endast ena sidan av föremålet. Om före- målet är relativt litet, kan hela föremålet belysas me- delst det från projektororganet 8 i fig 6 Gmittêrêåër parallella ljuset. I detta fall bör mottagningsorganet 9 ha en ingângsöppning, som är tillräckligt bred för att mottaga det ljus, som passerar förbi föremålets l ge- nom detektering av varaktigheten av utsignalen från mottagningsorganet 9, men sträckan S kan detekteras me- båda sidor. I denna utföringsform mäts sträckan S delst en amplitud av utsignalen från organet 9, om hela föremålet bestrålas på samma gång med ett brett, pa- rallellt ljusknippe. I detta fall är det inte nödvändigt att avsöka laserstrålen i projektororganet 8 och således kan den roterande spegeln utelämnas, varigenom det är tillräckligt att vrida föremålet 1800 i stället för 3609.

Anordningen enligt föreliggande uppfinning kan nog- grant mäta ytterkonturen, speciellt krökningen hos före- målet utan beröring med föremålet och är därför mycket 3?c)í3ï1 c>ïíÉÄÃ4íL Ä u- ___- '”905377~3 8 lämplig för mätning av sköra föremål. Eftersom mätningen kan utföras under en mycket kort tid, t ex 2-3 sek, är mätapparaten enligt uppfinningen speciellt lämplig för keramikföremàl, som tillverkas i stor skala.

Claims (1)

1. 0 20 25 7905377-3 PATENTKRAV 1, Anordning för mätning av ett föremåls konturform, innefattande ett vridbord (2), på vilket det föremål som skall mätas är placerat, en derektor (7) för detek- tering av en rotationsvinkel för vridbordet för alstring av en rotationsvinkelsignal, en kantdetektor (8, 9), vilken innefattar ett flertal par av emitterings- och mottagningsorqan (8A, 8B, SC; 9A, 9B, 9C) för utsändning av parallellt ljus mot föremålet och mottagning av den del av det parallella ljuset som inte skärmas eller skärs av medelst föremålet, för alstring av en kant- positionssignal, varvid emitterings- och mottagnings- organen är anordnade på ömse sidor om vridbordet (2) och anordnade i olika lägen längs föremålets kant; ett minne (l2) för lagring av en standardkantpositionssig- nal, som motsvarar ett standardföremäl med given kontur- form, och den maximalt tillåtna toleransen för en detek- terad kantpositionsignals avvikelse från standardkant- positionssignalen; och en operationskrets (ll) för mottag- ning av rotationsvinkelsignalen, kantpositionssingnalen och standardkantpositionssingnalen och alstring av en signal, som motsvarar en avvikelse i konturformen hos föremålet i förhållande till standardföremålet genom jämförelse av den detekterade avvikelsen med den maxi- malt tillåtna toleransen, k ä n n e t e c k n a d av att operatíonskretsen (ll) är anordnad att bestämma avvikelsen för föremålets centrumläge i förhållande till vridbordets och att kompensera för denna avvikelse. POOR QUALITY