SU1308835A1

SU1308835A1 - Способ измерени диаметров и межосевого рассто ни отверстий

Info

Publication number: SU1308835A1
Application number: SU864009422A
Authority: SU
Inventors: Евгений Владимирович Галушко; Виктор Николаевич Ильин; Владимир Кузьмич Александров
Original assignee: Институт электроники АН БССР
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-05-07

Abstract

Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники. Цель изобретени - повышение информативности и точности из.мерений за счет исключени интегральной оценки интерференционной картины и вли ни изменений и неравномерности распределени мощности лазерного луча. Сущность способа заключаетс в том, что коллимированный луч лазера 1 при помощи светоделител 3 раздел ют на два взаимно перпендикул рных потока. Затем один из потоков светоделителем 5 дел т на первый и второй измерительный пучки, а другой светоделителем 7 - на первый и второй опорные пучки. Освещают первым и вторым измерительными пучками соответственно контролируемую и эталонные детали 8, 12. Формируют путем рекомбинации первого и второго соответственно измерительного и опорного пучков интерференционную картину , щирина полосы которой превышает максимально допустимый размер межосевого рассто ни отверстий контролируе.мой детали , и совмещают ее в плоскости анализа с изображением отверстий обеих деталей. При помощи компенсатора 4 осуществл ют синхронное сканирование изображений отверстий . Фотоприемниками 16, 17, 21, 22 регистрируют моменты начала t,, t, и окончани tz, i зате.мнени отверстий обеих деталей . В электронном блоке 23 определ ют скорость сканировани по формуле V LjT/taT, где Ьэт - межосевое рассто ние пары отверстий эталонной детали; 1эт - врем ее сканировани , диаметр отверстий - по формуле d (ta-ti)Vc , межосе вое рассто ние - по формуле (t3 - tO + + (t.,-1г)/2. 1 ил. S сл со о оо 00 со сд

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике.

Цель изобретени - повышение информативности и точности измерений за счет исключени интегральной оценки интерференционной картины и вли ни изменений и 5 неравномерности распределени мощности лазерного луча.

На чертеже представлена оптическа схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит лазер 1, коллима- ю тор 2, первый светоделитель 3, двухклино- вый измерительный компенсатор 4, второй светоделитель 5, первое зеркало 6, третий светоделитель 7, контролируема деталь обозначена позицией 8, четвертый светоделитель 9, первый объектив 10, второе зер- кало 11, эталонна деталь обозначена позицией 12, п тый светоделитель 13, первую 14 и вторую 15 фокусирующие линзы, первый 16 и второй 17 фотоприемники, второй

а межосевое рассто ние

(t5-t,) -f (t,.

Устройство работает следующим образом .

Световой луч от источника когерентного монохроматического излучени лазера 1 направл ют в коллиматор 2, после которого получают расширенный параллельный пучок света а диаметром 12 мм. Этот пучок направл етс на первый светоделитель 3, который раздел ет вход щий луч на два вторичных взаимно перпендикул рных ai и аг равной интенсивности. Первый из них, пройд двух- клиновый измерительный компенсатор 4, дополнительно делитс вторым светоделителем 5 на два вторичных взаимно перпендикул рных опорных пучка - первый а ( и второй а. Световой луч at направл етс на третий светоделитель 7, который дополнительно раздел ет его на два вторичных взаимно перпендикул рных - первый измериобъектив 18, третью 19 и четвертую 20 фо- 20 тельный а и второй измерительный а|. В хо25

кусирующие линзы, третий 21 и четвертый 22 фотоприемники и электронный блок 23.

Способ осуществл етс следующим образом .

Создают коллимированный лазерный луч, раздел ют его по амплитуде на два вторичных взаимно перпендикул рных. Затем один из вторичных пучков также амплитудно дел т на первый и второй измерительные пучки , а другой - на первый и второй опорные пучки. Далее одновременно освещают пер- Q вым и вторым измерительными пучками соответственно контролируемую 8 и эталонную 12 детали и получают изображение отверстий от обеих деталей. Затем путем рекомбинации первого и второго соответственде лучей пучка а г. перпендикул рно ему устанавливают контролируемую деталь 8.

При этом на светоделительной поверхности четвертого светоделител 9 проецируетс изображение отверстий контролируемой детали . Первый опорный пучок а рекомбини- рует на поверхности светоделительного покрыти четвертого светоделител 9 с первым измерительным пучком а, в результате чего получают комбинированную картину , представл ющую собой совмещенную в одной плоскости интерференционную картину и изображение отверстий контролируемой детали. Эта комбинированна картина увеличиваетс первым объективом 10, а

но измерительных и опорных пучков фор- 35 изображени отверстий фокусируютс пермируют интерференционную картину измерительного и эталонного оптических каналов , щирина полосы которой определ етс выражением b L-f 1,5(R,+Ra), где L - максимально допустимое значение межосевого рассто ни ; R, и R - соответственно максимально допустимые значени радиусов отверстий, и совмещают ее в плоскости анализа с изображением отверстий обеих деталей . Далее осуществл ют синхронное сканивой 14 и второй 15 фокусирующими линзами соответственно на первый 16 и второй 17 фотоприемники, выходы которых электрически св заны с электронным блоком 23. Второй измерительный пучок а, которому 40 задаетс посредством второго зеркала 11 взаимно перпендикул рное направление, на входе лучей которого перпендикул рно пучку устанавливаетс аттестованна эталонна деталь 12 с двум точечными отверсти рование изображени отверстий интерферен- дс пройд через отверстие эталона, интер-о -Ч .4 .-fbpnun 7AT и П А ПиТР ГТР,НПЫ ППП ПУНПГТи

ционной ПОЛОСОЙ контролируемой детали и эталона. При этом регистрируют моменты начала t| и tj и окончани tj и t/, затемнени отверстий обеих деталей. После чего определ ют скорость сканировани по формуле

Vc Ur/tsT ,

где Ьэт. - межосевое рассто ние пары отверстий эталонной детали;

tsT - врем ее сканировани , и наход т диаметр отверстий d из выражени

d (,)-Vc,

ферирует на светоделительной поверхности п того светоделител 13 с вторым опорным пучком а, которому предварительно задают посредством первого зеркала 6 взаимно перпендикул рное направление. При этом фор50 мируетс интерференционна картина, котора совмещаетс в одной плоскости с изображением отверстий эталона. Эта комбинированна картина увеличиваетс вторым объективом 18, а изображени отверстий фокусируютс третьей 19 и четвертой 20 фо55 кусирующими линзами на третий 21 и четвертый 22 фотоприемники, выходы которых подключены к электронному блоку 23. Сканиа межосевое рассто ние

(t5-t,) -f (t,.

Устройство работает следующим образом .

Световой луч от источника когерентного монохроматического излучени лазера 1 направл ют в коллиматор 2, после которого получают расширенный параллельный пучок света а диаметром 12 мм. Этот пучок направл етс на первый светоделитель 3, который раздел ет вход щий луч на два вторичных взаимно перпендикул рных ai и аг равной интенсивности. Первый из них, пройд двух- клиновый измерительный компенсатор 4, дополнительно делитс вторым светоделителем 5 на два вторичных взаимно перпендикул рных опорных пучка - первый а ( и второй а. Световой луч at направл етс на третий светоделитель 7, который дополнительно раздел ет его на два вторичных взаимно перпендикул рных - первый измерительный а и второй измерительный а|. В хо

де лучей пучка а г. перпендикул рно ему устанавливают контролируемую деталь 8.

изображени отверстий фокусируютс первой 14 и второй 15 фокусирующими линзами соответственно на первый 16 и второй 17 фотоприемники, выходы которых электрически св заны с электронным блоком 23. Второй измерительный пучок а, которому задаетс посредством второго зеркала 11 взаимно перпендикул рное направление, на входе лучей которого перпендикул рно пучку устанавливаетс аттестованна эталонна деталь 12 с двум точечными отверсти пройд через отверстие эталона, интерfbpnun 7AT и П А ПиТР ГТР,НПЫ ППП ПУНПГТи

ферирует на светоделительной поверхности п того светоделител 13 с вторым опорным пучком а, которому предварительно задают посредством первого зеркала 6 взаимно перпендикул рное направление. При этом формируетс интерференционна картина, котора совмещаетс в одной плоскости с изображением отверстий эталона. Эта комбинированна картина увеличиваетс вторым объективом 18, а изображени отверстий фокусируютс третьей 19 и четвертой 20 фокусирующими линзами на третий 21 и четвертый 22 фотоприемники, выходы которых подключены к электронному блоку 23. Сканирование изображений интерференционной полосой осундествл етс за счет возвратно- постунательного движени подвижного клина двухклинового измерительного комненса- тора 4, который приводитс в движение электромеханическим приводом (не показан ), что вызывает изменение разности хода лучей в плечах обоих оптических каналов и обеспечивает синхронное сканирование изображений , формируемых в измерительном и контрольном каналах. Далее оптические сигналы преобразуют в электрические сигналы фототоков посредством фотоприемников 16, 17, 21 и 22, которые электрически св заны с электронным блоком 23. В электронном блоке по сигналам с фотоприемников 21 и 22 контрольного канала фиксируетс врем сканировани tar эталонной детали и вычисл етс скорость сканировани Vc по формуле Vc LjT/tjT, где LST- рассто ние между точечными отверсти ми аттестованного эталона, а по сигналам с фотоприемников 16 и 17 измерительного канала фиксируютс моменты начала tt и tj и окончани ii и t;, затемнени отверстий контролируемой детали интерференционной полосой и вычисл етс диаметр отверсти d по формуле d (ti-t, ) Vc , a межосевое рассто ние L Vc ts-t,) +-(t.-U)/2.

Таким образом, за счет совмещени в плоскости анализа изображени объекта и интерференционной картины, введени контрольного канала и синхронного сканировани 13ображени отверстий измер емого объекта и эталона повышена точность измерени и исключены вли ние изменени интенсивности первичного лазерного луча и неравномерность распределени мощности в его поперечном сечении, что накладывает жесткие ограничени на пространственное расположение измер емого объекта.

Кроме того, за счет определени скорости сканировани в каждом цикле измерени исключено вли ние на точность измерени разъюстировки оптической схемы, что может привести к изменению щирины интерференционной полосы, а следовательно, и скорости сканировани .

Ширину интерференционной полосы b регулируют путем изменени угла 0 между пучками света а, и а, котора определ етс выражением

b

Slfl T

где 1 - длина световой волны;

0 - угол между пучками света а, и а.

Составитель О. Несова

Техред И. ВересКорректор И. Эрдейн

Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна . 4

Установку угла 0 осуществл ют поворотом на небольшой угол первого 3, четвертого 9 и п того 13 светоделителей. При этом светоделители 9 и 13 поворачиваютс на один и тот же угол с тем, чтобы ширина интерференционной полосы в измерительном и контрольном оптических каналах была одинаковой .

Сканирование изображений интерференционной полосой осуществл лось за счет возвратно-поступательного движени подвижного клина двухклинового измерительного компенсатора 4 с частотой 10 Гц, что приводит к изменению разности хода в обоих оп- тических каналах и обеспечивает синхронное сканирование изображений отверстий, получаемых в измерительном и контрольном каналах .

20

Claims

Формула изобретени

Способ измерени диаметров и межосевого рассто ни отверстий, заключающийс в том, что формируют коллимированный лазерный луч, освещают им отверсти контро5 лируемой детали, отличающийс тем, что, с целью повышени информативности и точности измерений, дел т лазерный луч на два взаимно перпендикул рных потока равной интенсивности, один из полученных потоков дел т на перпендикул рные ему первый и

0 второй измерительные пучки, второй поток - на перпендикул рные ему первый и второй опорные пучки, размещают контролируемую деталь и эталонную деталь с отверсти ми соответственно по ходу первого и второго измерительных пучков, формируют

5 изображени отверстий контролируемой и эталонной деталей, формируют интерференционные картины первого и второго измерительных , первого и второго опорных пучков соответственно с шириной полос, пре выщающей максимально допустимое значение межосевого рассто ни отверстий контролируемой детали, совмещают в плоскости анализа интерференционные картины с изображени ми отверстий соответственно контролируемой и эталонной деталей, осуществл 5 ют синхронное сканирование изображений интерференционными полосами, регистрируют моменты начала и окончани затемнени отверстий контролируемой и,эталон ной деталей, определ ют скорость сканировани по результатам сканировани эталонной де тали и по полученным результатам определ ют искомые параметры.