SU1366876A1 - Способ бесконтактного контрол взаимного положени смежных поверхностей двух объектов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  расширение информативности за счет измерени  разворота, взаимного наклона и кривизны смежных поверхностей . Диафрагму, выполненную в виде трех параллельных щелей освещают с помощью источника света и коллиматора . Микрообъективом стро т световое изображение щелей диафрагмы на , поверхност х двух смежных контролируемых объектов и ориентируют его перпендикул рно сопр гаемым ребрам обоих объектов путем выбора ориентации щелей диафрагмы и применени  зеркала , направл ющего излучение после микрообъектива под углом к контролируемым объектам. Принимают зеркально- отраженное световое излучение с помощью второго зеркала и второго микрообъектива , который переносит световое изображение щелей с контролируемых объектов в плоскость входного торца волоконно-оптического жгута. По жгуту передают световое изображение на больший торец фокона, оптически сопр женный с волоконно-оптическим жгутом своим малым торцом. На большом торце фокона,  вл ющемс  экраном , наблюдают положение светового изображени  щелей диАфрагмы на контролируемых объектах, измер ют их пространственное положение с помощью измерительной шкалы и по искажению и смещению частей светового изображени  щелей суд т о контролируемых параметрах. 2с, и 1 з.п.ф-лы. 4 ил. , (Л со О5 О5 СХ) О5

Description

10

1366876

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  пространственного положени  двух смежных поверхностей контролируемого объекта в строительстве и машиностроении.

Цель изобретени  - расширение информативности за счет измерени  также разворота, взаимного наклона и кривизны смежных поверхностей двух объектов и радиуса закруглени  их боковых граней.

Поставленна  цель достигаетс  за счет формировани  на контролируемых поверхност х трех световых линий, ориентированных перпендикул рно к смежным гран м двух объектов, и измерени  их относительного смещени  на экране.

На фиг. 1 изображена принцициаль- на  схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг.2 - изображение на экране при проектировании на контролируемые объекты световых изображений щели; на фиг. 3 и 4 - изменение изображени  на экране при смене местами выходных концов разветвленного волоконно-оптического жгута.

Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, диафрагму с трем  параллельными щел ми 3 и микрообъектив 4, образующие осветительную трубку, зеркало 5, второе зеркало 6, второй микрообъектив 7, волоконно- оптический жгут 8 с разветвленным выходным концом 9, имеющим две равные части, фокон 10, больший торец 11 коПри контроле внутренних поверх- ностей полых объектов устройство выполнено в виде накладного датчика и индикаторного устройства (фокона), соединенных друг с другом волоконно- оптическим жгутом. При этом осветительна  и приемна  трубка в корпусе . датчика располагаютс  параллельно друг другу и параллельно основанию корпуса (не показано), накладываемому на контролируемую поверхность объекта 12. Примен емые в этом случае дл  направлени  оптических осей под 15 углом 45° к поверхности образца зеркала 6 и 5 поворачивают изображение щелей на 45° вокруг оптических осей. Компенсаци  этого поворота осуществл етс  соответствующей ориентацией 20 щелей 3 в осветительной трубке под углом 45 по отношению к поверхности образца и соответствующим закручиванием волоконно-оптического жгута 8 вокруг своей оси дл  разворота изобра- 25 жени  светового изображени  щелей на выходном торце 11 фокона 10.

Устройство работает следующим образом .

Излучение от источника 1 света, 30 падающее на коллиматор 2, направл етс  коллимированным пучком на диафрагму со щел ми 3. Свет, прошедший через щели 3 диафрагмы, направл етс  микрообъективом 4 через зеркало 5 на объект 12, на контролируемой поверхности которого фокусируютс  световые изображени  З -З щелей. Направл емый зеркалом 5 световой пучок

35

45

падает на поверхность объекта под торого  вл етс  экраном и относитель- 40 УГЛОМ 45 . Отраженный от поверхности но которого перемещаетс  измеритель- объекта 12 пучок света в направлении,

составл ющем 90 к направлению падающего на поверхность пучка и образующем с поверхностью угол 45 , падает на зеркало 6, направл ющее этот пучок во второй микрообъектив 7. Микрообъектив 7 рисует на входном торце волоконно-оптического жгута 8 световое изображение 3 -З профил  поверхности объекта, образованного трем  световыми штрихами, видимое через зеркало 6. Благодар  соблюдению пр - мого угла между падающим и отраженным лучами от объекта 12 изображение профил  поверхности получают в одина  сетка со шкалой (не показана). Второй микрообъектив, волоконно-оптический жгут и фокон образуют приемную трубку.

На чертежах также показан контро- лируемьй объект 12 в виде двух разно- высотных плиток. Буквами Z и Ъ обозначены оптические оси осветительной и приемной трубок соответственно , а Лх и йУ - величины смещений световых изображений щелей вдоль координатных осей.

Позицией З -З обозначено световое изображение диафрагмы на смежных поверхност х объекта 12.

Входной торец волоконно-оптического жгута 8 совмещен с плоскостью изображени  второго микрообъектива

50

55

наковом масштабе как по высоте, так и по ширине.

Визуальное считывание разности уровней смежных поверхностей возмож0

При контроле внутренних поверх- ностей полых объектов устройство выполнено в виде накладного датчика и индикаторного устройства (фокона), соединенных друг с другом волоконно- оптическим жгутом. При этом осветительна  и приемна  трубка в корпусе . датчика располагаютс  параллельно друг другу и параллельно основанию корпуса (не показано), накладываемому на контролируемую поверхность объекта 12. Примен емые в этом случае дл  направлени  оптических осей под 5 углом 45° к поверхности образца зеркала 6 и 5 поворачивают изображение щелей на 45° вокруг оптических осей. Компенсаци  этого поворота осуществл етс  соответствующей ориентацией 0 щелей 3 в осветительной трубке под углом 45 по отношению к поверхности образца и соответствующим закручиванием волоконно-оптического жгута 8 вокруг своей оси дл  разворота изобра- 5 жени  светового изображени  щелей на выходном торце 11 фокона 10.

Устройство работает следующим образом .

Излучение от источника 1 света, 0 падающее на коллиматор 2, направл етс  коллимированным пучком на диафрагму со щел ми 3. Свет, прошедший через щели 3 диафрагмы, направл етс  микрообъективом 4 через зеркало 5 на объект 12, на контролируемой поверхности которого фокусируютс  световые изображени  З -З щелей. Направл емый зеркалом 5 световой пучок

5

45

50

составл ющем 90 к направлению падающего на поверхность пучка и образующем с поверхностью угол 45 , падает на зеркало 6, направл ющее этот пучок во второй микрообъектив 7. Микрообъектив 7 рисует на входном торце волоконно-оптического жгута 8 световое изображение 3 -З профил  поверхности объекта, образованного трем  световыми штрихами, видимое через зеркало 6. Благодар  соблюдению пр - мого угла между падающим и отраженным лучами от объекта 12 изображение профил  поверхности получают в оди5

наковом масштабе как по высоте, так и по ширине.

Визуальное считывание разности уровней смежных поверхностей возможно непосредственно с экрана при щи измерительной сетки, расположенной на выходной торцовой поверхности фокона 10, в величинах, пропорциональных лх (фиг.1).

В случае оперативного контрол  взаимного положени  смежных поверхностей  вук. объектов по получаемой картине трех пар световых линий на выходном торце 11 фокона 10 можно судить об ориентации и глубине поверхности контролируемого объекта.

Дл  считывани  величины разноглупомо-

1 ,)

6876

Отношение (лу-,- ьу,)/(1, +

позвол ет определить относительный разворот установки плиток одна относительно другой.

Сравнение величин (лх.- АХ, )/1, и (ix, + дхг)/ а также величин

У ) Ij

дает

10

(Уг - лу,)/1, и (ьу - возможность определить неплоскостность плиток и соответственно отступлени  от линейности их граней.

При применении в качестве измерительной шкалы прозрачной пластины с нанесенными на нее калиброванными

бинности измер емых поверхностей при- 15 окружност ми различных радиусов (г,, мен етс  ортогональна  сетка (не показана ) , непосредственно наход ща с  в контакте с большим торцом фокона 10. Цена делений сетки выполн етс  в соответствии с масштабом увеличени  (М) устройства, суммирующимс  из увеличени  (Гд) микрообъектива 7 и увеличени  (Г,) фокона 10:

20

т.д.) на экране выходного торца фокона могут быть измерены радиусы закруглени  краев верхних кромок контролируемых плиток.

Благодар  тому, что измерение .. изображени  светового сечени  производитс  не в одном, а в двух взаим но перпендикул рных направлени х, получаема  информаци  несет сведени 

М Г„

где М

дх uh

По шкале ортогональной сетки может быть непосредственно определена раз

новысотность сравниваемых поверхностей вдоль оси х-х. По взаимно перпендикул рной линиатуре у-у сетки может быть непосредственно измерен зазор у стыка соизмер емых поверхностей.

Дл  измерени  уклонов контролируемой . поверхности относительно смежной поверхности, на стык этих поверхностей проецируетс  вместо одной световой ш,ели три параллельные друг другу щели, образующие три световых изображени  щели. Наблюда  эти изображени  на большем торце фокона можно судить о направлении относительного уклона поверхности и об относительном развороте контролируемой плитки, относительно смежных плиток (фигi2).

Интервалы их,, йх и кх , дают представление о разновысотности по- -верхностей этих плиток в сечени х, удаленных от среднего на рассто ни  1, и 1.

Отношение ( их,,)/(, + l) позвол ет судить -об относительном уклоне поверхностей смежных плиток.

Измеренные интервалы и у, , йУ dy и показывают величины зазоров между плитками в этих же сечени х, удаленных от среднего на рассто ни  1, и li.

и

15 окружност ми различных радиусов (г,,

20

25

30

35

40

45 .

50

55

т.д.) на экране выходного торца фокона могут быть измерены радиусы закруглени  краев верхних кромок контролируемых плиток.

Благодар  тому, что измерение .. изображени  светового сечени  про/ изводитс  не в одном, а в двух взаимно перпендикул рных направлени х, получаема  информаци  несет сведени 

0разноглубинности контролируемых поверхностей и о зазоре между ними. Благодар  тому, что вместо обычно проектируемой одной световой линии

на объект проецируютс  три параллельные световые линии, то получают ин- формацию о взаимном наклоне контролируемых поверхностей и их взаимном развороте.

Дл  удобства визуального и электронного считьшани  индикации сигналов возможно инвертирование светового изображени  посредством разделени  волоконно-оптического жгута на

1.

две ветви и их перекрещивани , позвол ющего сравнивать индексы уровн  глубины контролируемых поверхностей, микрометрически перемеща  одну половину изображени  относительно другой по неподвижной шкале, или индексы уровн  глубины контролируемых поверхностей считывать вдоль общей линейной шкалы (фиг.З).

На фиг. 3 показан входной нераз- ветвленньш торец жгута а, Ь, с, d с изображенным на нем профилем двух сравниваемых по уровню поверхностей (по изображенной шкале). Жгут разде- лен на две ветви и выходные торцы, этих ветвей сложены таким образом, что волокна, расположенные вдоль . входных противоположных граней аЬ и cd, на выходном торце образуют общую грань а Ь /с d . Благодар  этому происходит инверси  двух половин изображени  профил  световой щели, образую ща  четкие,, удобно считываемые штрихи отметок уровн  сравниваемых поверхностей .

Формула и 3 обретени 

1,Способ бесконтактного контрол  взаимного положени  смежных поверхностей двух объектов, заключающийс  в том, что освещают с помощью источника света щелевзта диафрагму, проектируют ее световое изображение на обе смежные контролируемые поверхнос ти перпендикул рно к границе их раздела , принимают зеркально отраженный световой пучок от обеих контролируемых поверхностей, перенос т изображе

. ние щелевой диафрагмы от каждой из двух контролируемь х поверхностей на экран и по относительному смещению изображений обеих частей щелевой диафрагмы суд т о разновысотности смежных поверхностей, о т л и ч а ю - гд и и с   тем, что, с целью расширени  информативности, формируют два дополнительных изображени  щелевой диафрагмы, параллельных первому, проектируют их на смежные контролируемые поверхности перпендикул рно к границе их раздела, на экране наблюдают три пары световых изображений щелевой диафрагмы, измер ют относительные смещени  между соседними световыми изображени ми по двум координатам и по ним определ ют контролируемые параметры. .

2,Устройство дл  бесконтактного контрол  взаимного положени  смежных

668766

поверхностей двух объектов, содержащее последовательно установленные источник .света, коллиматор, щелевую диафрагму и микрообъектив, образующие осветительную трубку, второй микрообъектив и экран, располагаемые последовательно по направлению излучени , отраженного от объекта, и об10 разующие приемную трубку, отличающеес  тем, что оно снабжено волоконно-оптическим жгутом, входной конец которого совмещен с плоскостью изображени  второго микрообъ- -(5 ектива, фоконом, меньщий торец которого соединен с выходным торцом во- локонно-оптиггеского жгута, измерительной сеткой со шкалой, установленной с возможностью перемещени  отно20 сительно большего торца фокона в двух взаимно перпендикул рных направлени х , и двум  зеркалами, одно из которых расположено на выходе осветительной трубки, а другое - на выходе емной трубки, в диафрагме выполнены два дополнительных щелевых отверсти , параллельные первой щели и расположенные от нее на равных рассто ни х, трубки установлены параллельно друг

30 другу а зеркала ориентированы таким образом, что нормали к их поверх- ност м взаимно перпендикул рны и расположены под углом 45° к оптической оси соответствующей трубки.

3. Устройство по п.2, отличающеес  тем, что, с целью удобства измерени , волоконно-оптический жгут выполнен разветвленным из двух равных частей.

LLZ.I

Фаг. 2

Фиг.З

с о

d b ФигЛ

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Способ бесконтактного контроля взаимного положения смежных поверхностей двух объектов, заключающийся поверхностей двух объектов, содержащее последовательно установленные источник .света, коллиматор, щелевую диафрагму и микрообъектив, образующие осветительную трубку, второй микрообъектив и экран, располагаемые последовательно по направлению излучения, отраженного от объекте, и об10 разующие приемную трубку, отличающееся тем, что оно снабжев том, что освещают с помощью источника света щелевую диафрагму, проектируют ее световое изображение на обе смежные контролируемые поверхнос- ти перпендикулярно к границе их раздела, принимают зеркально отраженный световой пучок от обеих контролируемых поверхностей, переносят изображение щелевой диафрагмы от каждой из ; двух контролируемых поверхностей на экран и по относительному смещению изображений обеих частей щелевой диафрагмы судят о разновысотности смежных поверхностей, отличаю- 25 щ и й с я тем, что, с целью расширения информативности, формируют два дополнительных изображения щелевой диафрагмы, параллельных первому, проектируют их на смежные контролируе— gg мые поверхности перпендикулярно к границе их раздела, на экране наблюдают- три пары световых изображений щелевой диафрагмы, измеряют относительные смещения между соседними световыми изображениями по двум ко- ³⁵ ординатам и по ним определяют контролируемые параметры. ' .
2. 2, Устройство для бесконтактного контроля взаимного положения смежных но волоконно-оптическим жгутом, входной конец которого совмещен с плоскостью изображения второго микрообъектива, фоконом, меньший торец которого соединен с выходным торцом волоконно-оптического жгута, измерительной сеткой со шкалой, установленной с возможностью перемещения относительно большего торца фокона в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и двумя зеркалами, одно из которых расположено на выходе осветительной трубки, а другое - на выходе приемной трубки, в диафрагме выполнены два дополнительных щелевых отверстия, параллельные первой щели и расположенные от нее на равных расстояниях, трубки установлены параллельно друг другу, а зеркала ориентированы таким образом, что нормали к их поверхностям взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к оптической оси соответствующей трубки.
3. 3. Устройство поп.2, отличающееся тем, что, с целью удобства измерения, волоконно-оптический жгут выполнен разветвленным из двух равных частей.

   Фиг. б с' а'

   Z---- ч Г---- У

   сГ Ь’

   ФигЛ