SU1394034A1 - Измерительна головка - Google Patents

Description

(21)3963701/24-28

(22)14.10.85

(46) 07.05.88. Бюл. № 17

(72) E.G. Адамов, В,Г. Иванов,

С.Г. Виногоров, М.А. Великотный,

Е.П. Ильин, М.М. Л пунов

и В.И. Пол ков

(53)531.7(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 937982, кл. G 01 В 3/20, 1980.

(54)ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА

(57)Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  повышение точности измерений путем

устранени  погрешностей, вызванных изгибом щупа. При соприкосновении измерительного наконечника 3 с объектом измерительный шток 2 отклон етс , смещаетс  источник 4 излучени , укрепленный в полом измерительном штоке 2. На выходе фотоприемника 6 по вл етс  сигнал рассогласовани , характеризующий величину и направление смещени . Сигнал рассогласовани  поступает в электронньй блок обработки, на выходе которого формируютс  сигналы , пропорциональные величине смещени  измерительного штока 2 по координатам X и У. 3 ил.

СО

о

ICO

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к средствам активного контрол  поверхностей деталей сложной формы.

Цель изобретени  - повьпиение точности измерений путем устранени  погрешностей , вызванных изгибом щупа. На фиг. 1 приведена структурна  схема измерительной головки; на фиг. 2 - схема распространени  световых лучей; на фиг. 3 - блок-схема электронного блока обработки.

Измерительна  головка содержит корпус 1, измерительный шток 2 с измерительным наконечником 3, позици- онно-чувствительный датчик (ПЧД), св занньй с системой управлени  ко- ординатно-измерительной машины (КИМ) (не показана) и включающий источник 4 излучени , объектив 5 и фотоприемник 6, электронный блок обработки . Измерительньй шток 2 соединен с корпусом 1 системой 7 подвеса, выполнен полым, и источник 4 ни  расположен в его полости сб.- стороны измерительного наконечника 3. Объектив 5 закреплен в корпусе 1, и его оптическа  ось совпадает с осью измерительного штока 2 при его номинальном положении при отсутствии измерений. Фотоприемник 6 выполнен в виде четырехквадрантного фотодиода , имеющего четыре выхода I-IV, и расположен в плоскости, оптически сопр женной с источником 4 излучени  Центр четырехквадрантного фотодиода совмещен с оптической осью объектива 5 и осью измерительного штока 2. Электронный блок обработки выполнен в виде первого, второго, третьего и четвертого усилителей 8-11, входы которых св заны соответственно с I-IV выходами фотоприемника 6, последовательно соединенных первого сумматора 12, блока 13 сравнени  и п того усилител  14, последовательно соединенных первого и второго блоков 15 и 16 вычитани , последовательно соединенных третьего блока 17 вычитани  и второго сумматора 18, источник 19 опорного напр жени . Выход первого усилител  8 св зан с первым входо третьего блока 17 вычитани , с вторым входом которого св зан выход третьего усилител  10. Выход второго усилител  9 св зан с первым входом первого блока 15 вычитани , с вторым входом которого св зан выход четвертого усилител  11. Четыре входа первого сумматора 12 подключены соответственно к выходам первого, второго,

frpeTbero и четвертого усилителей 8-1.1 . Выходы первого и третьего блоков 15 и 17 вычитани  св заны с вторыми входами второго сумматора 18 и второго блока 16 вычитани  соответственно.

Выход п того усилител  14 подключен к источнику 4 излучени , а второй вход блока 13 сравнени  подключен к источнику 19 опорного напр жени . Измерительна  головка работает

следующим образом.

Измерительный наконечник 3, закрепленный в пиноли КИМ, подвод т до касани  .с поверхностью контролируемого объекта. При соприкосновении наконечника 3 с объектом измерительный шток 2 отклон етс  от номинального положени . Момент касани  фиксируетс  ЦЧД, направл ющим командные сигналы в систему управлени  КИМ дл 

регистрации координат, соответствующих этому моменту.

При смещении измерительного наконечника 3 (при отклонении измерительного шт.ока- 2 от оси головки) происходит адекватное смещение источника 4 излучени  - светодиода на некоторое рассто ние лх. Одновременно происходит смещение свет щегос  изображени  светодиода на лх (фиг.2) в плоскости фоточувствительной поверхности фотоприемника 6 позицион- но-чувствительного датчика, что приводит к по влению сигнала рассогласовани , характеризующего величину и направление указанного смещени . Причем значени  йХ и ЛХ св заны соотношением

45

йХ &Х- (3 ,

где (Ь - линейное увеличение оптической системы.

Выделение и обработка сигнала рассогласовани  осуществл ютс  следующим образом. Свет щеес  изображение светодиода, формируемое -оптической системой ЦЧД, проецируетс  на прием- ную поверхность фотоприемника 6

(фиг.З). С элементов фотоприемника 6 через усилители 8-11, на блоки 1.5 и 17 вычитани  поступают сигналы, пропорциональные скетовым потокам, падающим на соответствующие элементы фотоприемника 6. На выходе блока 15 вычитани  формируетс  сигнал, равный Uj,-D4, а на выходе блока 17 вычитани  - .сигнал, равный U,-U3. На выходе блока 16 вычитани  формируетс  сигнал (V +U - (и .+1} ), пропорциональный величине смещени  свет щегос  изображени  по координате X, а на выходе сумматора 18 - сигнал (U,+ + и2)-(и,+ Пц), пропорциональный величине смещени  свет щегос  изобра- жени  по координате У. Выходной сигнал сумматора 12 пропорционален суммарному световому потоку,поступающему на фотоприемник 6. 5тот сигнал сравниваетс  с напр жением , поступающим на один из выходов блока 13 сравнени  от источника 19 напр жени , которьй через усилитель 14 управл ет интенсивностью излучени  светодиода (источника 4 излучени ).

При увеличении светового потока блок 25 рого св зан выход третьего усилител .

13 сравнени  вырабатывает сигнал, уменьшающий интенсивность излучени  светодиода, а при уменьшении светового потока - сигнал, увеличивающий интенсивность излучени . Это позвол ет поддерживать посто нство суммарного светового потока U и, как следствие , посто нство статической характеристики системы. Размещение источника излучени  в непосредственной близости от места контакта щупа с измер емой деталью позвол ет увеличить точность измерений за счет исключени  составл ющей погрешности, вызванной изгибом щупа. Это дает возможность увеличить длину щупа без увеличени  погрешности, что позвол ет контролировать детали больших размеров. Кроме того, поскольку деформаци  щупа не вли ет на общую по- грешнос ть описываемой системы возможно применить систему подвеса щупа с увеличенной возвращающей силой, что положительным образом сказываетс  на точностных характеристиках головки

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Измерительна  головка, содержаща  корпус, соединенный с ним системой подвеса подвижный измерительный шток с измерительным наконечником, пози- зионно-чувствительный датчик, состо щий из оптически св занных источника излучени , объектива и фотоприемника, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности измерений, она снабжена электронным блоком обработки , выполненным в виде первого,, второго, третьего и четвертого усили- 5 телей, последовательно соединенных первого сумматора, блока сравнени  и п того усилител , последовательно соединенных перрого и второго блоков вычитани , последовательно соединенных третьего блока вычитани  и второго сумматора, источника опорного напр жени , выход первого усилител  св зан с первым входом третьего блока вычитани , с вторым входом кото0

   5

   выход второго усилител  св зан с первым входом первого блока вычитани , с вторым входом которого св зан выход четвертого усилител , четыре вхо0 дз первого сумматора подключены соответственно к выходам первого, второго , третьего и четвертого усилителей, выходы первого и третьего блоков вычитани  св заны с вторыми входами второго сумматора и второго блока вычитани  соответственно, второй вход блока сравнени  св зан с выходом источника опорного напр жени , выход п того усилител  подключен к источ„ нику излучени , фотоприемник выполнен в виде четырехквадратного фотодиода , центр которого размещен на одной пр мой с оптической осью объектива и осью измерительного штока, последний выполнен полым и источник излучени  установлен в его полости со стороны наконечника, а четыре выхода фотоприемника св заны соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым усилител ми.

   5

   фиг, 2

   Редактор О. Юрковецка 

   Составитель О,. Несова Техред М.Дйдык

   Заказ 2208/36

   Тираж 680

   ВНИИШ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, А/5

   фиг.

   Корректор А. Обручар

   Подписное