SU1730534A1 - Измерительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено сдл  прецизионного контрол  калибров и конических эталонов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем измерени  также и углов конусности. Коллимированный пучок света из источника 1 света проходит через первый светоделитель 2, второй светоделитель 3 и попадает на систему из двух конических зеркал 4, а затем - на конусное зеркало 5. После отражени  от последнего лучи света освещают эталон 6 со всех сторон перпендикул рно образующей конусной поверхности эталона . Отразившись перпендикул рно от эталона, лучи света пойдут по тем же траектори м , что и в пр мом направлении, дойдут до первого светоделител  2 и, отразившись от него, попадут в регистратор 9. На экране регистратора возникает первое точечное изображение. Одновременно в. регистратор попадут также те лучи света, которые не дошли до эталона, отразившись обратно от второго светоделител  3 в сторону первого светоделител  2, и от первого светодолите- л  2 - в сторону регистратора 9. Так возникнет втора  точка на регистраторе. Если в измерительном устройстве установлен эталон 6 с углом конусности, указанные две точки совпадут. Если вместо эталона 6 в систему креплени  эталона 7 установить обмер емую деталь, то они разойдутс , при помощи системы 8 добиваютс  минимума освещенности в области этих лучей. Затем измер ют радиус кольца и угол конусности. 1 ил. ЧтГ w Ё

Description

Измерительное устройство относитс  к контрольно-измерительной технике, предназначено дл  прецизионного контрол  калибров и конических мерительных эталонов и может быть использовано в метрологических лаборатори х и на машиностроительных заводах.

Известно устройство дл  измерени  угла конуса внутренних конических деталей, которое содержит систему освещени  конусной поверхности, плоское зеркало и автоколлимационный теодолит. Коллимированный пучок света, сформированный в системе освещени  конусной поверхности, падает на

конусную поверхность под таким углом, что отраженные лучи света идут параллельно оси симметрии обмер емой конусной поверхности . Далее лучи света падают на плоское зеркало, от которого отражаютс  и затем возвращаютс  обратно в автоколлимационный теодолит. Наблюдатель видит два точечных изображени . Первое из них сформировано пр мым пучком света. Рассто ние между указанными двум  точечными изображени ми измер ют два раза: в положении, когда освещена верхн   образующа  конусной поверхности, а также в положении, когда освещена нижн   образуXI

OJ

о ел со

J

юща  конусной поверхности. Полученные результаты усредн ют. Указанную процедуру выполн ют сначала дл  эталона, а затем дл  контролируемой детали. По совокупности всех этих измерений вынос т заключение о том,  вл етс  ли контролируема  деталь годной или браком.

Недостаток этого устройства состоит в том, что обмер детали или эталона производ т в двух различных положени х объекта измерени . Это требует поворота контролируемой детали или эталона на угол 180° вокруг оси симметрии конусной поверхности. Така  операци , котора  сама нуждаетс  в контроле,  вл етс  дополнительным источником погрешностей, а также приводит к очень низкой производительности устройства .

Известно измерительное устройство, которое содержит источник света и оптически св занные светоделитель, установленный под углом 45° к оптической оси, регистратор, установленный в одном из потоков света от светоделител , и систему из двух конических зеркал, одно из конических зеркал системы выполнено в виде конуса с внешней отражающей поверхностью, а другое - в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающей поверхностью, при этом конические зеркала установлены одно внутри другого в ходе второго потока света от светоделител . В устройстве формируетс  кольцевой коллимированный пучок света. Поэтому изображение источника света в регистраторе видно в виде окружности . При этом радиус указанной окружности однозначно св зан с радиусом кривизны контролируемой оптической поверхности, а величина эксцентриситета характеризует степень децентрировки указанной поверхности .

Однако с помощью данного устройства можно измерить только сферические поверхности и нельз  обмер ть конические поверхности .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем измерени  углов конусности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измерительное устройство, содержащее источник света и оптически св занные светоделитель , установленный под углом 45° к оптической оси, регистратор, установленный в. одном из потоков света от светоделител , и систему из двух конических зеркал, одно из конических зеркал системы выполнено в виде конуса с внешней отражающей поверхностью, а другое - в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающей поверхностью, конические зеркала установлены одно внутри другого в ходе второго потока света от светоделител , а также систему креплени  детали, введены второй светоделитель, ориентированный перпендикул рно оптической оси устройства и установленный между первым светоделителем и системой из двух конических зеркал с возможностью перемещени  вдоль оптической оси, и конусное зеркало, выполненное вогнутым в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающей поверхностью , предназначенное дл  размещени  внутри него детали и расположенное в ходе потока излучени , отраженного от системы

из двух конических зеркал.

Сущность измерительного устройства состоит в том, что измерение угла конусности производ т в услови х, когда обмер ема  деталь не подвергаетс  ни перемещени м,

ни вращени м, и когда нет необходимости пользоватьс  какими-либо вспомогательными калибрами. В данном измерительном устройстве обмер ема  деталь освещаетс  одновременно со всех сторон и это приводит к дополнительному повышению точности измерений.

Коллимированный пучок света из источника 1 света проходит через первый 2 и второй 3 светоделители, попадает на систему из двух конических зеркал 4, а затем на конусное зеркало 5. После отражени  от конусного зеркала 5 лучи света освещают эталон 6 со всех сторон и при этом перпендикул рно образующей конусной

поверхности эталона 6. Отразившись перпендикул рно от эталона 6, лучи света пойдут по тем же траектори м, что и в пр мом направлении, дойдут до первого светоделител  2 и, отразившись от него, попадут в

регистратор 9. На экране регистратора 9 возникнет первое точечное изображение. Одновременно в регистратор 9 попадут также те лучи света, которые не дошли до эталона , отразились обратно от второго

светоделител  3 в сторону первого светоделител  2 и отразились от первого светоделител  2 в сторону регистратора 9. Так возникает втора  точка на регистраторе 9. Если в измерительном устройстве установлен эталон 6 с углом конусности а, а угол конусности в конусного зеркала 5 выбран

равным в -у (90° + а),то указанные две

точки совпадут., Если вместо эталона 6 в систему креплени  эталона 7 установить обмер емую деталь, то могут возникнуть два случа . В первом случае, когда разность между углами конусности эталона и обмер емой детали А в достаточно велика, в регистраторе 9 возникает кольцо. Радиус кольца R задает величину разности Д0 R/L, где L - длина пути лучей света.

Возможен и второй случай, когда разность Л# настолько мала, что соответствующий ей радиус кольца R меньше диаметра D дифракционной точки в регистраторе 9. В этом случае используют возможность перемещени  второго светоделител  3 при помощи системы 8 перемещени  второго светоделител  2. Ход лучей при этом не изменитс . Изменитс  длина оптического пути у тех лучей света, которые испытали отражение от первой плоскости второго светоделител  3 и возвращаютс  в регистратор 9, а это . приведет к тому, что изменитс  разность хода между лучами света, которые вернулись от обмер емой детали, и лучами света, которые испытали отражение от второго светоделител  3. При помощи системы 8 добиваютс  минимума интенсивности света в области положени  указанных двух лучей света.

Измерительное устройство работает следующим образом.

Включают источник 1 света и регистратор 9. Устанавливают эталон 6 и производ т юстировку системы. Затем при помощи системы 8 получают деструктивную интерференцию света с получением практически темного пол  в месте совпадени  двух точечных изображений. Затем в систему креплени  детали 7 устанавливают обмер емую деталь. Измер ют радиус кольца R и по этой величине наход т разность А в между углами конусности эталона и обмер емой детали.

Изобретение иллюстрируетс  следующим примером дл  контрол  конических калибров длиной 28 мм, средним диаметром

18,5 мм и углом конусности а 2,8°. Диаметр коллимированного пучка света 40 мм, Характеристики системы 4 из двух конических зеркал: диаметр конусного зеркала 5 40 мм, диаметр полого конического зеркала 138 мм, диаметр выреза 60 мм. Характеристики конусного зеркала 5: диаметр 138 мм, диаметр выреза 60 мм, угол конусности в 46,4°.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Измерительное устройство содержащее источник света и оптически св занные светоделитель, установленный под углом

   5 45° к оптической оси, регистратор, установленный в одном из потоков света от светоделител , и систему из двух конических зеркал, одно из зеркал системы выполнено в виде конуса с внешней отражающей по0 верхностью, а другое - в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающей поверхностью, конические зеркала установлены одно внутри другого в ходе второго потока света от светоделител , и систему

   5 креплени  детали, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем измерени  также и углов конусности, оно снабжено вторым светоделителем, ориентированным перпен0 дикул рно к оптической оси и установленным между первым светоделителем и системой из двух конических зеркал с возможностью перемещени  вдоль оптической оси, и конусным зеркалом, выполненным

   5 вогнутым в виде полого усеченного конуса с внутренней отражающей поверхностью, предназначенным дл  размещени  внутри него детали и расположенным в ходе потока излучени , отраженного от системы из двух

   0 конических зеркал.