SE461115B - Saett och apparat foer att maeta en dimension av ett foermaal - Google Patents

Description

461 115 effekt. Att minimera denna effekt genom att reducera avståndet medför problem med inställning av de ljuskänsliga elementen nära verktygets skärområde, vilket är ett område, som är utsatt för vibration, buller och kringflygande skrot.

Det är ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma ett förbättrat sätt och en förbättrad apparat för att mäta dimensionen av ett föremål, varvid ett avstånd mäts från en gräns, som definieras i rummet, till en punkt, som är belägen på föremålet, när föremålet passerar gränsen. vidare alstras en belyst undersökningszon genom dubbelexponering av zonen för en ljusstråle.

Dessutom definieras gränsen i rummet och en signal alstras, som indikerar att ett föremål passerar gränsen och som har en ändringshastighet, vilken är större än ändringshastigheten hos föremålets läge.

Sålunda erhålls ett sätt och en apparat, vilka är toleranta mot ogynnsam omgivning, såsom vibration och skrot och vilka är toleranta mot felinriktning av komponenterna.

Några som exemple valda utföringsformer av uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar på vilka fig. 1 visar en utföringsform av föreliggande uppfinning i förbindelse ned ett skärverktyg, arbetsstycke och ett rörligt stöd för arbetsstycket, fig. 2 visar optiska komponenter enligt uppfinningen, fig. 3 och 4 visar områden av rotationssnedställning, som tolereras av två av de optiska komponenterna i fig. 2, fig. 5 och 6 visar respektive tvärsektionerna av en oinverterad och en inverterad ljusstråle, fig. 7 visar ett föremål, som införs i undersökningszonen, fig. 8 visar de elektroniska kretsarna enligt uppfinningen samt fig. 9 och 10 visar två olika föremål, som införs i undersökningszonen.

Enligt uppfinningen utsänds en stråle av elektromagnetisk strålning och en första punkt behandlas såsom passerad av ett föremål, när den strålning som mottas av en detektor faller under en viss gräns. Vid denna gränspassage uppmä- tes avståndet från den första punkten till en förutbestämd punkt på föremålet.

Fig. 1 visar schematiskt ett skärverktyg 10, som har en längd 10A och hålls i en chuck eller ett stöd 13 och vars skärverkan kan erhållas genom rotae tion av chucken 13 i den riktning som visas av pilen 16. Skärning kan uppnås med andra metoder än rotation, exempelvis kan vibration vara tillräcklig. Ett arbetsstycke 19, som uppbärs av ett bord 22 kan förflyttas i förhållande till skärverktyget för att skära ett mönster såsom ett spår 25 i arbetsstycket 19.

Bordet 22 uppbärs av en transportanordning, såsom skenor 28 och 31, som låter det glida i de riktningar som visas av pilarna 34 och 36. Skenorna 28 och 31 461 115 uppbärs i sin tur av en transportanordning såsom skenor 38 och 40, vilken låter bordet 22 ävensom skenorna 28 och 31 glida i de riktningar som visas av pilarna 43 och 45. Det bör observeras att omnämnandet av skenor görs endast symboliskt och att något av talrika tillgängliga medel kan användas för att för- flytta arbetsstycket 19 i förhållande till skärverktyget 10.

Den i fig. 1 visade uppfinningen kommer nu att beskrivas. Hus 48 och 51 är fästa vid bordet 22 och huset 54 är fäst vid ett yttre stöd (ej visat). Dessa hus innehåller optisk utrustning i förbindelse med föreliggande uppfinning.

Huset S4 innehåller en projektor, som sänder en ljusstråle 57 till huset 51. När huset 51 är rätt inställt genom rörelse av bordet 22 längs riktningar, som visas av pilarna 43 och 45, så att en öppning 60 mottar ljusstrålen 57, projicerar optiken inuti detta hus 54 den mottagna ljusstrålen 57 i den riktning som visas av en ljusstråle 63. Den senare ljusstrålen 63 korsar en undersökningszon, visad såsom 65, och fortsätter till huset 48, vilket innehåller optik, som in- verterar och reflekterar ljusstrålen 63, såsom en ljusstråle 68, vilken åter korsar undersökningszonen 65 och mottas av optiken i huset 51 och återprojice~ ras såsom en ljusstråle 71 till huset 54. Huset 54 innehåller en detektor, som mottar den omprojicerade ljusstrålen 71 och alstrar en signal, som indikerar dess intensitet. Funktionen av dessa optiska element förklaras fullständigare nedan. "' Fig. 2 visar en källa för väsentligen odivergent ljus, såsom en laser 74, som projicerar en ljusstråle 76 på en strålklyvare 79. Strålklyvaren 79 reflek~ terar en del av ljusstrålen 76 såsom ljusstrålen 81 och sänder en del 57, som passerar längs en första axel 84, till en felkompenserande 90° reflexions~ anordning 87, vanligen kallad en pentangulär prismareflektor. Såsom visas sche> matiskt i fig. 3, reflekterar det pentangulära prismat 87 inkommande ljusstrålar vinkelrätt, dvs. böjer dem med 9D°. Närmare bestämt kommer den inkommande ljusstrålen 57, vilken motsvarar den ljusstråle S7 som mottas från stråklyvaren 79 i fig. 2, att intränga i det pentangulära prismat 87 och föreligger såsom ljusstrålen 63, vilken passerar i en riktning vinkelrätt mot ingångsriktningen.

Detta innebär att vinkeln 91 är 90°. Detta pentangulära prisma 87 är felkompen serande genom att den utgående strålen 63 alltid är vinkel rät mot den inkonlnande strålen 57 trots rotationer av detta pentangulära prisma 87, förutsatt att rota~ tionerna är inom bestämda gränser. Exempelvis kan det pentangulära prismat 87 vridas mellan lägen, som anges med de streckade linjerna 93 och 96, förutsatt att dessa streckade konturer representerar vridning, som ligger inom de bestämda gränserna. Såsom exempel är typiska praktiska-rotationsgränser, som bibringas, plus eller minus 20° men teoretiska gränser av plus eller minus 45° är förutsatta. 461 115 4 Såsom fig. 2 visar, reflekteras ljus, som utgår från det pentangulära prismat 87, såsom en stråle 63 längs en andra axel 99, vilken är vinkelrät mot den första axeln 84, till en första linsanordning 101. Den ljusstråle 63 som in- kommer till den första linsanordningen 101 passerar parallellt med den andra axeln 99 och den första linsanordningen 101 styr och fokuserar denna ljusstråle 63 till undersökningszonen 65. Ljusstrålen 63 passerar genom undersökningszonen 65 till en andra linsanordning 105, vilken omkollimerar och styr ljusstrålen 63 så att när den utgår från den andra linsanordningen 105, dvs. i ett område betecknat 107, den åter passerar parallellt med den andra axeln 99. Två krav är helst uppfyllda i detta sammanhang. För det första är den första linsanord- ningen 101 och den andra linsanordningen 105 helst belägna på lika avstånd från en fokalpunkt (såsom 107A i fig. 7), vilken innehålls inom undersökningszonen 65. Sålunda är de avstånd som betecknas 109 och 111 i fig. 2 med fördel lika.

För det andra har de första och andra linsanordningarna 101 och 105 helst samma fokallängd och denna fokallângd är lika ned avstånden 109 och 111. Ett av ändamålen med dessa krav är att tolerera inställningsfel av de första och andra linsanordningarna 101 och 105. I Den ljusstråle 117 som utgår från den andra linsanordningen 105 mottas av en felkompenserande 1800 reflektoranordning 115, även kallar en hörnkub. Funk- tionen av 180° reflektoranordningen 115 visas av fig. 4. En inkommande ljus- stråle 117, som inkommer i hörnkuben 115 reflekteras av denna reflexionsanord~ ning 115 till att bli en utgående ljusstråle 119, vilken passerar i en riktning, som är parallell med men motriktad mot ingångsriktningen. Dvs riktningen av ljusstrålen 117 ändras med 180°. Vidare vrids den inkommande ljusstrålen 117 1800 kring sin utbredningsriktning eller axel av hörnkuben 115. Detta innebär att, såsom visas i fig. 5, om tvärsektionen 117A av ljusstrålen 117 i fig. 2 innehåller två pilar, såsom 121 och 124, vid ingång i hörnkuben 115, vid utgång från hörnkuben tvärsektionsbilden kommer att ha omvänts, dvs. vridits 180°.

Sålunda, såsom visas i fig. 6, innehåller tvärsektionen 119A av den reflekterade strålen 119 de vridna pilarna 121 och 124.

I fig. 2 ingår den nu reflekterade och omvända ljusstrålen 119 i området 107 åter i den andra linsanordningen 105 men från den motsatta sidan mot den i vilken den första ingick. Den andra linsanordningen 105 styr och fokuserar den omvända ljusstrålen 119 till undersökningszonen 65 så att den andra men omvända ljusstrålen 68 passerar genom undersökningszonen 65. Efter passage genom under- sökningszonen 65 ingår den omvända ljusstrålen 68 i den första linsanordningen 101 mtriktat mot den sida vid vilken den först ingick och återkollimeras av den första linsanordningen 101 så att den lämnar denna linsanordning såsom en stråle 127, som förlöper 1 en riktning parallellt med den andra axeln 99 och sålunda 5 461 115 parallellt med den riktning i vilken den först ingick i den första linsanord- ningen 101.

Efter utgång från den första linsanordningen 101 ingår den omvända ljusstrålen 127 i det pentagulära prismat 87 och reflekteras av detta så att den utgår från det pentangulära prismat 87 vinkelrätt mot den riktning i vilken den senast ingick. Dvs ljusstrålen 127 förlöper nu parallellt med den första axeln 84. Den omvända ljusstrålen 127 passerar till strålklyvaren 79 och en del därav reflekteras såsom ljusstrålen 130 och en del därav överförs och förloras av strålklyvaren 79 såsom en ljusstråle, såsom 133. Ljusstrålen 130 styrs och foku- seras till ett fokalområde 136 av en lins 139. Ljusstrålen 130 passerar genom detta fokalområde till en lins 141, som kan ha en mindre fokaldistans än linsen 139, för att anpassa systemets bländare till fotodetektorns 147. Ljusstrålen 130 lämnar linsen 141 under passage parallellt med en tredje axel 144 och passerar längs denna axel till en fotodetektor 147. Givetvis kan fotodetektorn 147 samt linserna 139 och 141 vara belägna vid den sida av strålklyvaren 79 till vilken strålen 133 sänds och kan motta denna stråle. Fotodetektorn 147 innehåller ljuskänsliga element och generar en signal, som indikerar ljusstyrkan hos den mottagna ljusstrålen 130.

Två saker bör noteras vid denna punkt. Först ingår ljusstrålen 57 i en mottagaranordning, som innefattar fyra komponenter, nämligen det pentangulära prismat 87, den första linsen 101, den andra linsen 105 och hörnkuben 115, och utgår från denna anordning såsom ljusstrålen 127. De respektive ingående och utgående ljusstrålarna 57 och 127 till mottagaranordningen följer båda icke samma bana i beskrivningen ovan. Emellertid justeras helt de relativa lägena av de fyra komponenterna som bildar mottagaranordningen, så att de ingående och utgående strålarna 57 och 127 respektive i själva verket kommer att följa samma bana. Dvs den inkommande strålen 57 kommer att vara en, som passerar exakt på den första axeln 84, reflekteras av det pentagulära prismat 87 och därefter _ förlöper exakt på den andra axeln 99. Dess riktning kommer att omvändas av hörnkuben 115 och den kommer därefter att återvända exakt på den andra och därefter exakt på den första axeln. Detta betecknas såsom idealfallet och i praktiken närmar man sig idealfallet så nära som möjligt genom justering av de fyra komponenterna.

Två, såsom ovan nämnts, pentagulära prismor 87 och hörnkuben 115 reflek- terar ljus längs banor, som är böjda 90° och 180° respektive mot det inkome mande ljusets banor, trots rotationsfel. Dvs, dessa komponenter kan inta lägen, som visas med streckade konturer i fig. 3 och 4, och trots detta fungera perfekt. Vidare gäller att emedan de första och andra linsanordningarna 101 och 105 har identiskt lika fokaldistanser, kan även de vara i rotation snedställda 461 115 för att inta de streckade konturerna 149 och 151, som visas i fig. 2. Denna tolerans för rotationssnedställning är viktig med hänsyn till den omgivning för vilken uppfinningen utsätts, såsom den i fig. 1 visade omgivningen.

I denna omgivning innehålls det pentangulära prismat 87 och den första linsanordningen 101 med fördel i huset 51, medan den andra linsanordningen 105 och hörnkuben 115 med fördel innehålls i huset 48. Strålklyvaren 79, linserna 139 och 141 samt detektoranordningen 147 innehålls med fördel i huset 54. I denna omgivning utsätts husen 48 och S1 för vibrationsinstabiliteter, vilka tenderar att vrida komponenterna till snedställda lägen, såsom de som visas av de sträckade konturerna i fig. 2, 3 och 4. Dessutom kan fel, som inträffar vid tiden för installation, medföra liknande snedinställningar. Vidare kan dimen- sionsändringar på grund av ändringar i temperatur orsaka liknande inriktnings- fel. Slutligen kan laserstrålen 57 skifta åt vänster och höger i fig. 2 på grund av dess möjligen inneboende instabilitet. Med hänsyn härtill medger den sär- skilda anordningen av de ovan beskrivna optiska komponenterna noggrann styr- ningsgrad av läget för skärningen nellan laserstrålarna 63 och 68, även när komponenterna är felaktigt inställda.

Undersökningszonen 65 visas i större skala i fig. 7. Delar av strålarna 63 och 68 i fig. 2 betecknas respektive 63A, 638, 68A och 688 i fig. 7. Pilar 121A och 124A visar det ovända tillståndet av strålpartierna 63A och 638, medan pi- lar 121B och 1248 visar det vända tillståndet av strålpartierna 68A och 688, se~ dan dessa senare strålpartier har omvänts av hörnkuben 115 (ej visad i fig. 7).

Ett provföremål 165 (motsvarande verktyget 10 i fig. 1) kan förflyttas nedåt i undersökningszonen 65 för att därigenom förmörka ljusstrålarna 63 och 68. (För enkelhetens skull visas föremålet 165 förflyttat nedåt i fig. 7 och icke åt vänster, såsom verktygen 10 förflyttas i fig. 1.) Såsom visas i fig. 7, inträffar en viss förmörkelse i området 168, så att intet ljus överförs i det område som betecknas 171. Efter omvändning av hörnkuben (ej visad i fig. 7) återgår ljusstrålen 68 i fig. 2 till undersökningszonen 65 såsom ljusstrålen 68A i fig. 7 och fortfarande passerar intet ljus i det förmörkade området 171.

Emellertid inträffar en andra förmörkelse vid området 175, så att intet ljus passerar i området 172. Sålunda har strål partiet 688 två förmörkade områden; ett upptill (området 172) och ett nedtill (området 171). On ljusstrålarna 63 och 68 är inriktade såsom i idealfallet, kommer dessutom kombinationen av förmörkelsen av båda områdena 171 och 172 att förmörka två gånger så mycket ljus som före mörkas i området 171 enbart. Sålunda förbättras känsligheten för ljusstyrka i det oförmörkade området 177 till läget av föremålet 165. Vidare är den hastighet med vilken ljusstyrkan i området 177 reduceras större än den hastighet med vilken föremålet självt förflyttas in i undersökningszonen. 461 115 Ljusstrålarna 63 och 68 i fig. 7 visas icke såson inställda i enlighet med det idealfall som nämnts ovan. On de är inställda så, kommer de icke att korsa varandra under den starkt överdrivna vinkel 181, som visas i fig. 7 utan de kommer att korsa varandra med en mycket mindre vinkel. Dvs, de kommer att närma sig att vara koaxiella och, sett från sidan i fig. 7, kommer de att närma sig bildandet av en enda cylinder av ljus, som är sammansatt av två strålar 63 och 68. Förmörkelse, som motsvarar förmörkelsen vid båda områdena 168 och 175, inträffar sålunda, när någon enda punkt av föremålet 165 gör kontakt med cylindern av ljus. Dvs att i idealfallet förmörkelsen vid en enda punkt på ytan av cylindern av ljus samtidigt alstrar två förmörkade områden, som är likartade med de förmörkade områdena 171 och 172. Punkterna 168 och 175 sammanfaller sålunda faktiskt i rummet.

En anordning av de optiska komponenterna har beskrivits, vilken projicerar en odivergerande ljusstråle på en noggrant placerad undersökningszon och bibe- håller precisionen hos läget trots inställningsfel hos vissa av komponenterna.

Huruvida ljusstrålen korsar undersökningszonen 65 på ett sätt, som närmar sig idealfallet, kan bestämmas genom att först sända strålarna 63 och 68 in i undersökningszonen 65. Visuell undersökning kan sedan göras, såsom genom att blåsa i rök i undersökningszonen 65 och undersöka sammanfallandet av ljus~ strålarna 63 och 68, som gjorts synliga av röken. Alternativt kan ljusstrålen 57 flyttas åt vänster och höger och när styrkan hos den återvändande strålen 127 når ett maximum, kan idealfallet betraktas såsom uppnått. Såsom ett exempel har en laserstråle 76 med omkring 10,81 mm diameter alstrat en undersökningszon 65 med en effektiv diameter av omkring 0,25 till 0,43 mm. (Fokuseringsfunktionen av linserna 101 och 105 tjänar till att reducera strålens diameter.) Användningen av en gräns i undersökningszonen 65 för att mäta längden av ett föremål kommer nu att beskrivas. Efter denna beskrivning kommer en beskriv- ning av alstringen av gränsen. Ett referensverktyg, analogt med verktyget 10 och med känd längd 10A, är placerat i en chuck 13 i fig. 1. Chucken 13 förflyttas i förhållande till undersökningszonen 65, till dess att verktyget 10 intränger i undersökningszonen 65 och förmörkar en förutbestämd mängd av ljus. Den förut- bestämda mängden av ljus bildar gränsen. Dvs den mängd av ljus som finns i det oförmörkade området 177 i fig. 7 bildar läget för punkterna 168 och 175.

Givetvis definieras gränsen (ett endimensionellt begrepp) av den förmörkade arean (ett tvådimensionellt begrepp). Det är viktigt att notera att formen av det förmörkande verktyget kan påverka formen av den förmörkade arean och att det E är nñjligt att införa fel genom att bilda gränsen med ett verktyg av en form och därefter korsa den med ett verktyg av en annan form. Positionsmätningsutruste ning, såsom numeriskt styrd utrustning (ej visad), registrerar det exakta läget 461 115 av det arbetsstycket uppbärande bordet 22 i förhållande till chucken 13. Gränsen intar ett fixerat läge i förhållande till bordet 22, emedan verktyget 10 intar ett fixerat läge i förhållande till chucken 13 och emedan dimensionerna hos alla tre (bordet 22, referensverktyget 10 och chucken 13) alla är kända på förhand.

Därför kan avståndet från gränsen till en valfri punkt på antingen referens'- verktyget 10 eller chucken 13 beräknas ur registreringen i den numeriska styr- utrustningen. Likaledes kan ett provverktyg monteras i samma fixerade läge i chucken 13 och bringas till gränsen. Åter kan avståndet från gränsen till den utvalda punkten på verktyget eller chucken 13 beräknas ur den numeriska styr- utrustningen och en jämförelse av detta avstånd med det som funnits i fallet med referensverktyget 10 medger beräkning av provverktygets längd.

Den kopplingskrets som bildar gränsen är följande. Ledningen 251 i fig. 8 är förbunden med utgången från detektorn 147 i fig. 2. Ledningen 251 är vidare förbunden med en nod 254 genom ett motstånd 256. Noden 254 är förbunden med jord genom ett motstånd 258 och noden 254 innefattar ingångskontakten till en håll- krets 260. Motstånden 256 och 258 bildar en spänningsdelarkrets 259. Utgången 262 från hållkretsen 260 är förbunden med en ingång (+) till en komparator 264, vars andra ingång (-) är förbunden med ett uttag 266 på ett variabelt motstånd 268. Det variabla motståndet 268 är förbundet mellan en kraftkälla Vs Qçh jord.

Utgången 262 från hållkretsen 260 är vidare förbunden med en ingång (-) till en komparator 270, vars andra ingång (+) är förbunden med ledningen 251.

Utgången från komparatorn 264 är förbunden med en ingång till en DCH-grind 272.

Utgången från komparatorn 264 är vidare förbunden med en ingång till en för- stärkare 276.

Utgången från komparatorn 270 är förbunden med den andra ingången till DCH-gringen 272. Utgången från OCH-grinden 272 är förbunden med ingången till en förstärkare 282: Funktionen hos denna krets är följande.

Före förflyttning av referensverktyget 10 in i undersökningszonen 65 registreras styrkan av en förutbestämd bråkdel av den oförmörkade ljusstrålen 130 i fig. 2 såsom en spänningssignal av hållkretsen 260. Dvs den spännings- signal som finns vid ledningen 251 indikerar styrkan av oförmörkat ljus, som når detektorn 147 i denna situation. Spänningsdelaren 259 uppvisar en förutbestämd bråkdel av denna spänningssignal för ingången till hållkretsen 260. Bråkdelen beror på värdet av motstånden 256 och 258. Denna bråkdelsspänningssignal hålls av hållkretsen 260 och matas till ingången (el till en komparator 270.

När referensverktyget 10 bringas in i undersökningszonen 65, förmörkas ljus. När tillräckligt ljus är förmörkat, så att spänningssignalen vid ledningen 9 461 115 251 är lika med den bråkdelsspänning som hålls av hållkretsen 260, triggas komparatorn 270. Utsignalen från komparatorn 270 matas till en 0CHegrind 272 liksom utsignalen från komparatorn 264. Utsignalen från komparatorn 264 indi~ kerar, om det ljus som mottas av detektorn 147 i fig. 2 är över ett visst minimum, som behövs för rätt kretsfunktion. Detta minimum bildas av uttaget 266.

Cm det överskrider minimum, alstrar OCH-grinden 272 i beroende av utsignalen från komparatorn 270 en signal, som matas till förstärkaren 282 och därifrån till den numeriska styrutrustningen (ej visad). Vid denna tidpunkt registrerar den numeriska styrutrustningen information om läget för bordet 22 och chucken 13. Från denna information kan referensverktygets dimension bestämmas. Sett på annat sätt kan denna information om borde och chuckläget tillsammans med längden (mätt på förhand) av referensverktyget användas för att beräkna läget för gränsen.

Den i de två föregående styckena beskrivna proceduren upprepas men med ett provverktyg ersättande referensverktyget 10 i fig. 1 och 7. Den information om bord~ och chuckläge, som erhållits från den numeriska styrutrustningen, medger beräkning av provverktygets dimension.

Det bör observeras att den förutbestämda bråkdel av spänningen på ledningen 251 som tillförs ingången till hållkretsen 260 åstadkommer en dynamisk självkalibrering. Dvs att platsen för gränsen i undersökningszonen 65 ändras icke av efterföljande ändring i intensiteten hos lasern 74 och icke heller av smuts, som finns på de optiska komponenterna. Detta beror på att gränsen defi» nieras av en förutbestämd bråkdel av ljusstrålen 130 i fig. 2. Ändringar i intensiteten hos lasern 74 och avsättning av smuts på optiken ändrar allmänt icke denna bråkdel.

Den ovan beskrivna operationen definierar en metod för att bestäma längden av ett provverktyg, som innehålls i en hållare. Föreliggande uppfinning kan även användas för att bestämma diametern eller någon annan tvärsektionse dimension av ett verktyg enligt följande. Ett referensverktyg 10 förflyttas så att det ligger över undersökningszonen 65, såsom visas med streckade linjer i fig. 1, och sänks därefter i pilens 200 riktning in 1 undersökningszonen 65 för att bilda en gräns. Såsom beskrivits ovan, ger den numeriska styrutrustningen data, som medger beräkning av läget av en axel 202 i verktyget. Förflyttning av ett provverktyg till gränsen på samma sätt och notering av läget för dess axel 202 vid tiden för gränspassage medger en jämförelse av dess diameter med refe- rensverktygets. Emedan referensverktygets diameter är känd, kan provverktygets finnas ur jämförelsen. Såsom visas i fig. 9, är ett elliptiskt verktyg 205 beläget vid gränsen. On verktyget 205 roterar, kommer de excentriska partierna 205A och 2058 att korsa gränsen intermittent. En blinkande gränspassagesignal 461 115 10 indikerar sålunda ett verktyg, som är orunt. Den effektiva skärdiametern av ett sådant verktyg är detta avstånd 207 och det kan bestämmas såsom ovan. ° Föreliggande uppfinning kan även användas för att bestämma antalet räfflor på och diametern hos ett räfflat verktyg. Såsom fig. 10 visar i tvärsektion, är ett räfflat verktyg 210 bragt till gränsen. De periodiska gränspassagerna, som orsakas av verktygets rotation, komer att åstadkomma utsändning av periodiska gränspassagesignaler. Verktygets rotationshastighet är känd genom den numeriska styrutrustningen, så att tiden för ett varv även är känd. Räkning av antalet gränspassager inom detta tidsintervall ger en indikering av antalet räfflor på verktyget.

Vidare gäller att om en räffla är onormalt lång, kommer den att uppföra sig på samma sätt som de excentriska partierna 205A och 2058 och komer att alstra en periodisk gränspassagesignal. On verktyget är inställt så att den onormala räfflan är den enda räffla som alstrar en passagesignal, indikerar denna ensamma passagesignal i tidsintervallet för ett varv det onormala till- ståndet. Att bringa verktygsaxeln 202 närmare gränsen, till dess en annan räffla passerar denna, kommer att medge beräkning av skillnaden i längd mellan de två räfflorna. Upprepning av denna process, till dess alla räfflorna alstrar passagesignaler inom det ovan angivna tidsintervallet, medger beräkning av avståndet mellan de längsta och kortaste räfflorna.

Beskrivningen ovan avser mätningen av roterande verktyg. Uppfinningen är emellertid icke begränsad till mätning av roterande verktyg eller verktygen själva. Uppfinningen åstadkommer ett medel för att mäta föremål i allmänhet.

Beskrivningen ovan nämner användningen av numerisk styrutrustning men andra typer av positionsmätutrustning kan användas.

När verktyget har mätts, finns ett flertal möjligheter. Mätningen kan jämföras med en önskad mätning och om de två mätningarna är olika, kan en signal sändas till en maskinoperatör för att rapportera olikheten. Alternativt kan verktyget med inkorrekt mätning användas i en bearbetningsoperation, som kompenserar verktygets storleksskillnad.

En utföringsform visas av en uppfinning, som optiskt på plats mäter en dimension av ett verktyg. Modifikationer och substitutioner kan utföras utan att uppfinningens område överges, såsom det anges i följande patentkrav. n f..\

Claims (16)

11 461 115 Patentkrav

1. Sätt att mäta en dimension av ett föremål (10), k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar stegen a) att projicera en ljusstråle på en undersökningszon (65), b) att omvända ljusstrålen, c) att projicera den omvända ljusstrålen på undersökningszonen (65), d) att förflytta föremålet (106) in i undersökningszonen (65) för att förmörka ljusstrålarna enligt a) och c), e) ätt bestämma föremålets (10) inträngningsdjup i undersökningszonen (65), f) att alstra en lägessignal, ur vilken föremålets (10) läge kan härledas samt 9) att härleda nämnda dimension av föremålet (10) ur lägessignalen och inträngningsdjupet.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att steget att bestäm- ma föremålets (10) inträngningsdjup i undersökningszonen (65) innefattar att mäta oförmörkat ljus, som passerar genom undersökningszonen (65), att förflytta ett referensföremål (165) in i undersökningszonen (65), till dess en utvald mängd av ljus förblir oförmörkad eller förmörkad, samt att förflytta provföremålet (10) för vilket dimensionen skall mätas, in i undersökningszonen, till dess den utvalda mängden av ljus förblir oförmörkad resp förmörkad.

3. Sätt enligt ett av krav 1 - 2, k ä n n e t e c k n a t av att steget att bestämma föremålets (10) inträngningsdjup i undersökningszonen (65) innefattar att alstra en signal i beroende av förmörkelsen eller ljusintensiteten från ett flertal fotosensorer (147) i kända lägen.

4. Sätt enigt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar de ytterligare stegen a) att registrera referensföremålets (165) läge, när den utvalda mängden av ljus är oförmörkad eller förmörkad, b) att registrera läget för det föremål (10), för vilket en dimension skall mätas, när väsentligen samma mängd av ljus är oförmörkad resp förmörkad, samt c) att jämföra provföremålets registrerade läge med referensföremålets registe rerade läge.

5. Sätt enligt ett av krav 1 - 4, k ä n n e t e c k n a t av att steget med att projicera ljusstrålen till undersökningszonen (65) innefattar att projicera ljusstrålen med en felkompenserande 90°~reflektor (87).

6. Sätt enligt ett av krav 1 ~5, k ä n n e t e c k n a t av att Stegen att omvända ljusstrålen och projicera den omvända ljusstrålen innefattar projicering av ljusstrålen med en felkompenserande 180°~reflektor (115). 461 115 12

7. Sätt enligt ett av krav 1 - 6, k ä n n e t e c k n a t av att steget att projicera en ljusstråle på undersökningszonen (65) innefattar stegen a) att projicera en stråle av väsentligen odivergent ljus genom en strålklyvare (79), b) att reflektera ljusstrålen med en felkompenserande 90°~reflektor (87), c) att fokusera ljusstrålen på undersökningszonen (65), d) att kollimera ljusstrålen, efter att den passerat undersökningszonen (65), e) att reflektera och omvända ljusstrålen med en felkompenserande 18U°-reflek- tor (115), f) att fokusera den omvända ljusstrålen till undersökningszonen (65), och av att steget att bestämma föremålets inträngningsdjup i undersökningszonen (65) innefattar stegen a) att kollimera den omvända ljusstrålen, efter det att den passerat genom undersökningszonen (65), b) att reflektera ljusstrålen till strålklyvaren med den felkompenserande 90°-reflektorn (87), c) att reflektera ljusstrålen mot strâlklyvaren (70) till en detektor (147), som alstrar en signal, vilken indikerar ljusstrålens intensitet.

8. Sätt enligt ett av krav 1 ~ 7, k ä n n e t e c k n a t av de ytterligare stegen att vrida det föremål (10, 205, 210), för vilket en dimension skall mätas, med en förutbestämd hastighet och räkna det antal gånger som det roterande föremålet (10, 205, 210) förmörkar den utvalda mängden ljus i steget b) i krav 1 inom ett förutbestämt tidsintervall.

9. Apparat för att mäta en dimension av ett föremål (10, 205, 210), k ä na n e t e c kn a d av att den innefattar a) en anordning (74, 87, 101) för att projicera en ljusstråle genom en undersökningszon (65), gb) en anordning (115, 105) för att omvända ljusstrålen och återsända ljusstrålen .genom undersökningszonen (65), c) en detektoranordning (147) för att alstra en detektorsignal, som indikerar graden av försvagning av det ljus, som passerar genom undersökningszonen (65), varvid ljusets försvagning orsakas av föremâlets (10, 205, 210) inträdande i undersökningszonen (65) d) en anordning för mätning av föremålets (10, 205, 210) läge för att alstra en lägessignal, ur vilken läget av en förutbestämd punkt på föremålet (10, 205, 210) kan härledas, e) en utvärderingsanordning, som är kopplad både till anordningen för mätning av föremålets (10, 205, 210) läge och till detektoranordningen (147), för att w i 'x 461 115 13 bestämma avståndet mellan punkten på föremålet (10, 205, 210) och detekterings- punkten, när graden av minskning av ljuset når en förutbestämd nivå.

10. Apparat enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den förutbe- stämda nivån bildas av en hållkrets.

11. Apparat enligt ett av krav 9 ~ 10, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen för att projicera ljusstrålen innefattar a) en ljusstråleprojektor (74) för att projicera en kollimerad stråle (76, 57) av ljus längs en första axel (84), b) en rörlig första reflexionsanordning (87) för att motta ljusstrålen (57) och rikta ljusstrålen längs en andra axel (99) och för att motta ljus (127), som utbreds längs den andra axeln (99), och rikta ljuset mot projektorn (74), när den första reflexionsanordningen (87) är belägen vid något läge i ett förutbestämt område av lägen, c) en andra reflexionsanordning (115), som är belägen i ett förutbestämt väsentligen fixerat läge med avseende på den första reflexionsanordningen (87), för att motta ljus (117), som utbreds längs den andra axeln (99) och för att omvända och reflektera ljuset i en riktning parallellt med det mottagna ljusets, när den andra reflexionsanordningen (115) är belägen i något läge i ett förutbestämt område av lägen, d) en första linsanordning (101), som är anbragt mellan de två reflexionsanord- ningarna (87, 115), för att motta ljus (63) från den första reflexionsanord~ ningen (87) och rikta det genom en detekteringspunkt och för att motta ljus (68) från detekteringspunkten och rikta det parallellt med den andra axeln (90) till den första reflexionsanordningen (87), e) en andra linsanordning (105), som är anbragt mellan de två reflexionsanorde ningarna (87, 115) för att motta ljus (63), som passerar genom detekterings~ punkten och rikta det mot den andra reflexionsanordningen (115) och för att motta ljus (119) från den andra reflexionsanordningen (115) och rikta det genom detekteringspunkten.

12. Apparat enligt ett av krav 9 ~ 10, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen för att projicera en ljusstråle innefattar a) en projektionsanordning (74) för att projicera en stråle (76) av ljus genom en strålklyvare (70), b) en anordning anordnad att motta ljusstrålen och därefter utföra följande: projicera ljusstrålen på en undersökningszon (65), omvända ljusstrålen, projicera den omvända ljusstrålen på undersökningszonen (65) och återföra ljusstrålen till strålklyvaren (70), samt att detektoranordningen (147) är anordnad att motta ljusstrålen från 461 115 “ strålklyvaren (79) och att alstra en intensitetssignal, som indikerar styrkan hos det mottagna ljuset.

13. Apparat enligt ett av krav 9 ~ 10, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en anordning för att alstra en referenssignal, som indikerar en förutbestämd bråkdel av den ljusstyrka som mottas av detektoranordningen (147), när strålen passerar ohindrad genom undersökningszonen (65), Samt en anordning för att jämföra intensitetssignalen med referenssignalen, när ett föremål (10, 205, 210) finns i undersökningszonen (65) och för att alstra en förmörkelsesignal, när intensitetssignalen är lika med referenssignalen.

14. Apparat enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen fö att alstra referenssignalen innefattar en hållkrets.

15. Apparat enligt ett av krav 9 ~ 14, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en anordning för att detektera återkomande fluktuationer i intensitetssignalen.

16. Apparat enligt ett av krav 9 - 15, k ä n n e t e c k n a d av att utvärderingsanordningen är anordnad att alstra en signal, som indikerar läget för en gräns, vilken är belägen i undersökningszonen (65), och att alstra en korsningssignal, som indikerar korsningen av nämnda gräns av föremålet (10, 205, 210).