SU1527560A1

SU1527560A1 - Способ контрол качества наружной резьбы и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1527560A1
Application number: SU874321574A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Михайлович Суминов; Елена Ивановна Гребенюк; Александр Дмитриевич Витман; Елена Борисовна Зайченкова; Татьяна Васильевна Лаптева
Original assignee: Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1989-12-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике. Целью изобретени вл етс повышение информативности контрол качества резьбы путем модулировани зондирующего потока светового излучени пр моугольными импульсами заданной длительности. Способ контрол качества резьбы заключаетс в том, что под углом к оси детали 1 с наружной резьбой направл ют сфокусированный световой поток 2, модулируют его импульсами, пр моугольной формы, фокусируют его на поверхность профил резьбы, выдел ют зеркальную составл ющую отраженного светового потока с помощью диафрагмы 3, регистрируют ее приемником 4 излучени и осуществл ют поступательное перемещение детали 1 относительно пучка зондирующего излучени со скоростью V_д. Длительность импульсов модул ции выбирают из услови T_и*981/V_д(S/2-2D), где S - шаг резьбы

D - диаметр сфокусированного светового потока на поверхности детали. Затем сравнивают длительность зарегистрированных световых импульсов с зондирующими и определ ют положение максимума зарегистрированных световых импульсов относительно середины импульсов зондирующего светового потока. Зеркальна составл юща отраженного светового потока проходит через диафрагму 3 и воспринимаетс приемником 4 излучени , выход которого св зан с усилителем 9. С выхода усилител 9 импульсы, форма которых измен етс в зависимости от контролируемых параметров резьбы, поступают на фильтр 10, амплитудный детектор 11 и далее на инвертирующий вход дифференциального усилител 12, на неинвертирующий вход которого поступают импульсы с выхода приемника 4 излучени . Результирующий сигнал с выхода дифференциального усилител 12 через формирователь 13 импульсов поступает на первый вход логического элемента 2И 14, на второй вход которого поступают импульсы с второго выхода генератора 15 пр моугольных импульсов, соответствующие по времени импульсам светового излучени , падающего на поверхность детали 1. Если импульсы на входе формировател 13 импульсов короче импульсов на втором выходе генератора 15 пр моугольных импульсов, что имеет место при отклонении шага резьбы от номинального, на выходе логического элемента 2И 14 образуютс импульсы напр жени , поступающие на блок 16 индикации отклонени шага резьбы. Импульсы на входе блока 23 индикации отклонени средей линии резьбы по вл ютс в случае отклонени средней линии резьбы от номинала. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ции отклонени средней линии резьбы по вл ютс в случае отклонени

средней линии резьбы от номинала, 2 с.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относитс к измерительной технике и может найти применение при автоматическом кон1роле качества деталей, имеющих наружную резьбовук поверхность.

Целью изобретени вл етс повышение информативности контрол ка честна резьбы путем модулировани зондирующего потока светового излучени пр моугольными импульсами заданной длительности.

На фиг. 1 изображено взаимодействие импульсного излучени с годно резьбо-вой поверхностью; на фиг . 2 - то же, с резьбовой поверхностью с шагом, меньшим номинального , на фиг. 3 - то же, с резьбовой поверхностью с шагом, большим номинального; на фиг. 4 - то же, с резьбовой поверхностью, средний диаметр которой меньше номинального; на фиг.5 - то же, с резьбовой поверхностью, средний диаметр которой больше номинального; на фиг. 6 - функциональна схема устройства , на фиг, 7 - временные диагр.зм1-1ы работы устройства .

На фиг. 1-5 прин ты следующие обозначени : а - инпу ьсы световь а , . б - схемы взаимодейс / ч- лучей с поверхностью; в - сигнал на выходе приемника излучени .

Способ контрол качества резьбы заключаетс в том, что под углом к оси вращени детали 1, содержащей резьбу, направл ют сфокусированный световой поток 2, модулируют его импульсами пр моугольной формыJ фокусируют на поверхность профил резьбы , обеспечива положение фокуса на участке поверхности на уровне среднего диаметра dcp- Зеркальную составл ющую отраженного светового по- тока выдел ют с помощью диафрагмы 3 и регистрируют приемником 4 излучени . При этом осуществл ют поступательное перемещение детали относительно пучка зондирующего излучени со скоростью Va- Длительность же световых импульсов зондирующего излучени 1 устанавл11вают меньше времени перемешени детали на 1/2 шага резьбы на врем перемещени

удвоенного диаметра пучкана поверхности fgj :

TH t)i2uj - . С)

t,|5 (2)

где S - шаг резьбы

t24 - 2d/Vq(3)

5

где d - диаметр сфокусированного

потока на поверхности резьбы . Если резьбова поверхность год0 на , т.е. шаг резьбы равен номинальному S SH и диаметр средний равен номинальпому dср d „ , взаимодействие импульсов источника излучени Тц с одной из граней резьбовой

5 поверхности будет осуществл тьс в соответствии со схемой, показанной на фиг.1. Длительность импульсов сигнала , воспринимаемого приемником излучени , будет равна длительности

0 и пульсов источника Ту Т . Форма импульсов одинакова с максимальной амплитудой в середине и плавным уменьшением по кра м. Это обуславливаетс тем, что поскольку положение фокуса линзы находитс на уровне среднего диаметра, отраженный от этой точки световой поток большую плотность, обеспечива максимум амплитуды в центре импульса. Взаимо0 действие переднего и заднего фронта импульса источника производитс расфокусированным пучком, что и обуславливает меньшую плотность потока в направлепии зеркального отражени ,

5 При неточном выполнении резьбовой поверхности возможны изменени ее геометрических параметров, отраженные на фиг.2-5.

Если шаг резьбы меньше номинальQ ного, при d ср с1ср.н то взаимодействие происходит по схеме, показанной на фиг.2. В зависимости от величины отклонени шага возможны различные изменени импульсов сигнала прием- ника излучени по длительности, но в любом случае „ Tj . Происходит это за счет того, что часть импульсов источншса не попадает на грань, профил , обращенную в сторону приемника излучени . Форма импульсов сигнала также мен етс за счет ич- мснёни их по длительности и за счет дифракционных эффектов на вершине профил .

Если шаг резьбы больше номинального , при d ср dcpH показано на фиг. 3, то также происход т уменьшение длительности импульсов выходного сигнала приемника излучени и изменение формы этих импульсов Tj, .

При отклонении среднего диаметра резьбы от номинального при номинальном шаге взаимодействие импульсного освещени с резьбовой поверхностью будет происходить по схемам, пока- зан}1ым на фиг,4 и 5.

Здесь длительность импульсов источника излучени будет соответствовать длительности импульсов сигнала приемника излучени . Но при этом произойдет смещение максимума импульса в ту или иную сторону Такое смещение вызвано тем, что отклонение dср от номинального значени обуславливает изменение положени фокуса линзы относительно центра грани.

Таким образом, анализ длительност импульсов сигнала приемника излучени путем сравнени с длительностью импульсов источника излучени позвол ет вы вить отклонение шага резьбы, а анализ положени максимума импульса сигнала относительно центра импульса приемника дает возможность определить отклонение среднего диаметра резьбы от номинального.

Устройство дл контрол Ka iecTBH наружной резьбы, расположенной на детали I , формирует сфокусированьпзгй световой поток 2, направл емый на диафрагму 3,установленную на одной оптической оси с приемником А излучени . Под углом к первой оптической оси расположена втора , на которой установлены источник 5 излучени , модул тор 6 и фокусирующа линза 7. Деталь 1 установлена на блок 8 поступательного перемещени . Линза 7 установлена по отношению к резьбовой поверхности на таком рассто нии, что положение фокуса находитс на поверхности профил на уровне среднего диаметра (фиг.1). Угол между оптическими ос ми выбираетс из услови регистрации приемником излучени зеркальной составл ющей отраженного гпетового потока. На выходе

0

5

0

5

0

5

0

5

приемника излучени установлен усилитель 9, выход которого св зан с входом фильтра 10 верхних частот, выход которого соединен с входом амплитудного детектора I1, выход которого св зан с инвертируюш.им входом дифференциального усилител 12, Неинвертирующий вход этого усилител соединен с выходом фотоприемника 4, а выход дифференциального усилител св зан с входом формировател 13 импульсов . Выход формировател 13 импульсов соединен с первым входом элемента 2И 14, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 15 пр моугольных импульсов. Выход логического элемента 2И 14 соединен с входом блока 16 индикации отклонени шага резьбы и с обнул ющим входом RS-тригге- ра 17, Выход дифференциального усилител 12 соединен также с входом пикового детектора 18 и с входом компаратора 19. Выход пикового детектора 18 соединен с выходом электронного ключа 20 и входом компаратора 19, Управл ющий вход электронного ключа 20 соединен с третьим выходом генератора 15 пр моугольных импульсов. Выход компаратора 19 св зан с тактовым входом D-тригге- ра 21, информационный вход которого соединен с третьим выходом генератора 15 пр моугольных и пульсов, а выход - с вторым входом логического элемента ЗИ 22, Первый вход логического элемента ЗИ 22 соединен с третьим выходом генератора 15 пр моугольных импульсов, а третий вход этого элемента соединен с выходом RS-триггера 17, Установочный вход RS-триггера св зан с п тым выходом генератора 15 пр моугольных импульсов , Выход логического элемента ЗИ 22 соединен с входом блока 23 индикации отклонени средней линии.

Устройство работает следуюпц1м образом ,

Генератор 15 пр моугольных импульсов вырабатывает импульсы, .управл ющие работой модул тора 6, который формирует световой поток 2 источника 5 непрерывного излучени в виде пр моугольных импульсов. Длительность световых импульсов, поступающих на поверхность (Т,), согласно предлагаемому способу контрол качества наружной резьбы устанавливаетс

меньше времени перемещени детали на 1/2 шага резьбы tm на врем перемещени удвоенного диаметра пучка на поверхности to.

Зеркальна составл юща отраженного светового потока проходит через диафрагму 3 и воспринимаетс приемником А излучени , выход которого св зан с усилителем 9. На вы- ходе усилител 9 образуютс импульсы напр жени , форма которых измен етс в зависимости от контролируемых параметров резьбы, так, как это показано на фиг.7 г. Указанные импульсы напр жени проход т последовательно через фильтр JO и амплитудный детектор J. В результате на выходе амплитудного детектора 11 формирз ютс импульсы напр жени , со- ответствующие по времени моментам, когда световой поток, падающий на поверхность , отражаетс от вершины профил резьбы. Эти импульсы вычитаютс из исходных импульсов напр жени , по- ступающих с фотоприемника 4, дифференциальным усилителем 12. Результирующий сигнал с выхода дифференциального усилител 12 через формирователь 13 импульсов поступает-на вход логического злемента 2И 14. На второй вход этого элемента поступают и;чпульсы с второго выхода генератора 15 пр моугольных импульсов, соответствующие по времени импульсам светового излученгО, падающего на по верхность (фиг.7,з).

Если импульсы напр жени на выходе формировател 13 импульсов короче импульсов на втором выходе генератор 15 пр моугольных импульсов, что имеет место при отклонении шага резьбы от номинального, на выходе логического элемента 2И 14 образуютс импульс напр жени (фиг.7,и), поступающие на вход блока J6 ин;. тации отклонени шага резьбы, 11мпульсы с выхода дифференциального усилител 12 поступают также на вход пикового детектора 18 и вход компаратора 20. Разр д запоминающего конденсатора пикового детектора 18 осуществл етс электронным ключом 19, управл емым импульсам напр жени с третьего выхода генера- topa 15 пр моугольных импульсов, Им .

пульсы на вьпсоде пикового детектора 18 имеют вид, показанный на фиг.7,л. Они поступают на второй вход компаратора 20, на выходе которого образуют .- |с п 25 о

ы и 35

40

50

с импульсы, передний фронт которых соответствует по времени (максимуму) исходного сигнала, поступающего с фотоприемника 4. Эти импульсы поступают на тактовый вход ГУ-триггера 21 . На информационный вход этого триггера поступают импульсы с четвертого выхода генератора 15 пр моугольных импульсов. Импульсы с выхода D-триггера 21 поступают на второй вход логического элемента ЗИ 22, на первый вход которого поступают импульсы с третьего выхода генератора 15 пр моугольных импульсов, а на третий вход - импульсы с выхода RS-триггера 17, установка которого осуществл етс импульсами с п того выхода генератора 15 пр моугольных импульсов, а сброс - импульсами с выхода логического элемента 2И 14. Взаимное расположение импульсов, поступающих на входы логического злемента Зй 22 при различных контролируемых параметрах резьбы представлены на диаграммах п,с,р фиг. 7. Импульсы, на выходе логического элемента ЗИ 22 лд вл тс в случае отклонени средней линии резьбы от номинала . Эти импульсы поступают на вход блока 23 индикации отклонени средней линии резьбы.

Claims

Формула изобретени

1 . Способ контрол качества наруж- I ной резьбы, заключающийс в том, что под углом к оси вращени детали с контролируемой резьбой направл ют сфокусированный поток светового зондирующего излучени , осуществл ют поступательное перемещение детали относительно потока, регистрируют зеркальную составл ющую отраженного светового потока, осуществл ют частотный анализ сигнала, отличающийс тем, что, с целью повышени информативности контрол , световой поток зондирующего излучени модулируют импульсами пр моугольной фор1Л1, длительность импульсов модул ции выбирают из услови

Ти

где Va - скорость перемещени детали относительно потока светового зондирующего излучени ; S - щаг резьбыi

d - диаметр сфокусированного

светового потока на поверхности детали,

сравнивают длительность зарегистрированных световых импульсов с зонди рунхцими и определ ют положение максимума зарегистрированньгх световых импульсов относительно середины импульсов зондирующего светового потока ,
2. Устройство дл контрол качества нар ткной резьбы, содержащее последовательно расположенные на одной опг1-гческой оси источник излучени и (рокусируюшую линзу, диафрагму и приемн1Л излучени , расположенные иа второй оптической оси под острым углом к первой, фильтр, установленный на выходе приемника излучени , блок постут зтехгьного перемещени контролируемой детали, отличающеес тем, что, с целью повьпиени информативности контрол , оно снабжено модул тором, установленным между источником излучени и фокусирующей линзой, управл емым сигналом с первого выхода генератора пр моугольных импульсов , усилителем, последовательно JCpeдинeнными амплитудным детек- , дифференциальным усилителем формирователем импульсов, логически элементом 2И и блоком индикации отклонени шага резьбы, пиковым детектором , компаратором, электронным кл

чом, D-триггером, RS-трнггером, логическим элементом ЗИ и блоком индикации отклонени среднего диаметра резьбы , выход приемника излучени соединен с входом усилител и с неинвертирующим входом дифференциального усилител , выход усилител соединен с входом фильтра, выход которого соеQ динен с входом амплитудного детектора , выход дифференциального усилител соединен с входо.м пикового детектора и с первым входом компаратора , второй вход которого соединен с

2 выходами пикового детектора и электронного ключа, второй выход генератора пр моугольных импульсов соединен с вторым входом логического элемента 2И, выход которого соединен с

Q обнул ющим входом RS-триггера, третий выход генератора пр моугольных импульсов соединен с управл ющим входом электронного ключа и с первым входом логического элемента ЗИ, чет5 вертый выход генератора пр моугольных импульсов соединен с информационными входом D-триггера, п тый выход - с установочным входом RS-триггера , выход которого соединен с вто0 рым входом логического элемента ЗИ, третий вход которого соединен с выходом RS-триггера, выход блока индикации отклонени среднего диаметра резьбы соединен с выходом логического элемента ЗИ, выход компаратора соеди5

нен с тактовым входом Й-триггера.

( dcprdcp.H.

ср.н.

ФигМ

TJ

hi

Фг/г.5

Фиг. 6

3 и

к л

м

Л

ФигЛ

П

0

П

Л