SU1737265A1

SU1737265A1 - Устройство дл измерени угла конуса внутренних конических поверхностей деталей

Info

Publication number: SU1737265A1
Application number: SU904815732A
Authority: SU
Inventors: Лев Маркович Сороко
Original assignee: Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1992-05-30

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике, предназначено дл прецизионного бесконтактного многопараметрового контрол состо ни внутренней конической поверхности и может быть использовано в метрологических лаборатори х и на машиностроительных заводах. Цель изобретени - расширение номенклатуры контролируемых параметров. Сначала эталон 6 креп т в приспособлении дл установки детали. На экране получают кольцо, диаметр которого однозначно определ етс углом его конусности. Замен ют эталон на деталь. Лучи света от точечного источника 1 падают на коллиматор 2. Благодар кольцевой периодической структуре конического зеркала волновой фронт переходит в сход щуюс кольцевую структуру. Если деталь ничем не отличаетс от эталона, то свет через пространственный фильтр не проходит 1 ил.

Description

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике, предназначено дл прецизионного бесконтактного контрол угла конуса внутренних конических поверхностей деталей и может быть использовано в исследовательских лаборатори х и на машиностроительных заводах.

Известно устройство дл измерени угла конуса внутренних конических поверхностей деталей, содержащее точечный источник монохроматического излучени , коллиматор, светоделитель, два плоских эталонных зеркала, причем одно из них выполнено с возможностью вращени вокруг оси, совпадающей с осью симметрии контролируемой конической поверхности, окул р и фоторегистратор. Лучи света из точечного источника монохроматического излучени проход т через коллиматор и расщепл ютс в светоделителе на два пучка

света Отраженный пучоксвета направл етс к первому плоскому эталонному зеркалу отражаетс от него и попадает на окул р Прошедший через светоделитель пучок света направл етс на контролируемую коническую поверхность, при этом отраженные от конической образующей лучи света попадают на второе плоское эталонное зеркало, отражаютс от него, повторно отражаютс от той же конической образующей, отражаютс от светоделител и попадают на окул р . Два пучка света перед окул ром интерферируют между собой, а возникша интерференционна картина регистрируетс фоторегистратором. По виду интерференционной картины измер ют величину угла конической поверхности, а также степень пр молинейности образующей конуса Недостаток устройства состоит в том что эталонное плоское зеркало необходимо

vj СО | Ю О

сл

вращать в процессе обмера. Эта операци , котора сама по себе нуждаетс в контроле, вл етс дополнительным источником погрешностей . В результате прецизионную диагностику конической поверхности сделать не удаетс .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс устройство дл измерени угла конуса внутренних конических поверхностей, которое содержит последовательно расположенные осветительную систему, оптической блок, приспособление дл установки детали и систему регистрации. Осветительна система выполнена в виде автоколлимационного теодолита , а в оптический блок входит плоское зеркало, установленное перпендикул рно падающему лучу света. Система регистрации выполнена в виде окул ра с перекрестком , вход щего в автоколлимационный теодолит.

Лучи света, вышедшие из осветительной системы, освещают внутреннюю коническую поверхность обмер емой детали, а отраженные лучи света падают на плоское зеркало. При обратном прохождении лучи света повторно отражаютс от внутренней конической поверхности обмер емой детали и попадают в систему регистрации, встроенную в автоколлимационный теодолит .

Недостаток устройства состоит в том, что в нем нельз получить информацию о нескольких контролируемых параметрах конической поверхности, в которые, кроме среднего угла конусности, вход т: отклонение образующей конусной поверхности от пр мой линии, изломы и ступени в указанной образующей, а также сплюснутость конусной поверхности.

Цель изобретени состоит в том, чтобы расширить номенклатуру контролируемых параметров внутренней конической поверхности .

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измерени угла конуса внутренних конических поверхностей деталей , содержащем последовательно расположенные осветительную систему, приспособление дл установки детали, оптический блок и систему регистрации, при этом осветительна система выполнена в виде последовательно установленных точечного источника монохроматического излучени и коллиматора, а система наблюдени содержит экран с возможностью перемещени вдоль оптической оси устройства, оптический блок выполнен в виде оптически св занных и соосно установленных кольцевой дифракционной

решетки, предназначенного дл размещени внутри обмер емой детали конического зеркала с внешней поверхностью в виде отражательной дифракционной решетки, ме5 зооптического элемента с кольцевым откликом и пространственного фильтра в виде негатива с непрозрачным кольцом в центре, установленного в фокальной плоскости мезооптического элемента с кольце0 вым откликом между ним и экраном, а коллиматор содержит поглощающую шайбу .

Сущность изобретени состоит в том, что внутренн коническа поверхность де5 тали освещаетс под углом 90 к образующей . Благодар этому удаетс получить автоколлимационный режим освещени одновременно во всех меридиональных плоскост х . Во всех известных системах

0 обмера конических поверхностей это удавалось сделать только дл внешних конусных поверхностей или дл внутренних конусных поверхностей при углах раскрыва конуса, близких к 180 .

5 На чертеже представлено устройство дл измерени угла конуса внутренних конических поверхностей деталей.

На чертеже обозначены: точечный источник 1 монохроматического света, коллима0 тор 2, поглощающа шайба 3, кольцева дифракционна решетка 4, коническое зеркало 5, обмер ема деталь 6, приспособление 7 дл установки детали, мезооптический элемент 8 с кольцевым откликом, простран5 ственный фильтр 9, экран 10.

Расход щиес лучи света из точечного источника 1 монохроматического пучка света падают на коллиматор 2, ограничиваютс по радиусу поглощающей шайбой 3 и пре0 вращаютс в коллимированный кольцевой пучок света. Кольцева дифракционна решетка 4 преобразует его в сход щийс конический пучок света. После отражени от конического зеркала 5 лучи света расщепл 5 ютс на две компоненты. Перва компонента представл ет собой нулевой пор док дифракции света на кольцевой структуре конического зеркала 5. Она отражаетс от конусной поверхности конического зеркала 5

0 по правилу: угол падени равен углу отражени . Эта компонента падает на внутреннюю коническую поверхность эталона 6 под острым углом к образующей и далее выбывает из игры. Втора компонента, котора пред5 ставл ет собой плюс первый пор док дифракции на кольцевой структуре конического зеркала 5, падает на внутреннюю коническую поверхность эталона 6 под углом 90°. После отражени от эталона 6 эта втора

компонента света возвращаетс к коническому зеркалу 5 и образует новые два пор дка дифракции на кольцевой структуре конического зеркала 5. Нулевой пор док дифракции идет в сторону оптической оси устройства и выбывает из игры. Плюс первый пор док дифракции идет обратно к кольцевой дифракционной решетке 4. Плюс первый пор док дифракции попадает обратно на коллиматор 2 и далее выбывает из игры. Нулевой пор док дифракции проходит через кольцевую дифракционную решетку 4 и попадает на мезооптической элемент с кольцевым откликом 8, при помощи которого конический волновой фронт переходит в сход щуюс кольцевую волну света. Последн фокусируетс в фокальное кольцо в плоскости пространственных частот , где располагаетс пространственный фильтр 9 - негатив с непрозрачным кольцом на прозрачном фоне.

Благодар кольцевой периодической структуре конического зеркала 5 освещающие лучи света подают на внутреннюю коническую поверхность зталона 6 под углом 903. Этим достигаетс автоколлимационный режим освещени , который невозможно реализовать по всей образующей эталона 5 при помощи традиционных оптических элементов. В то же врем отраженные лучи света не идут в точности по тем же пут м, что и освещающие лучи света, а попадают на фокальное кольцо. Это достигаетс при помощи кольцевой дифракционной решетки 4 и мезооптиче- ского элемента с кольцевым откликом 8. Благодар этому информаци о локальных дефектах конической поверхности обмер емой детали не тер етс , и ее можно видеть на экране 10 одновременно и раздельно дл всех азимутальных углов.

Пространственный фильтр 9 представл ет собой негатив с непрозрачным кольцом на прозрачном фоне. Чтобы изготовить этот фильтр дл большой партии обмер емых деталей, в плоскости пространственных частот, т. е. .там, где сфокусировано фокальное кольцо, устанавливают фотопластинку и экспонируют ее в услови х, когда эталон 6 установлен в приспособлении 7 дл установки эталона. После про влени на месте фокального кольца возникает почернение в виде кольца, диаметр которого однозначно определ етс углом конусности эталона 6. Если обмер ема деталь ничем не отличаетс от эталона 6, то свет через пространственный фильтр 9 не пройдет.

Устройство работает следующим образом .

Сначала эталон б креп т в приспособлении 7 дл установки детали. Фотопластинку

устанавливают в плоскости пространственных частот, где фокальное кольцо находитс в фокусе. Включают на короткое врем точечный источник 1 монохроматического лучка света и производ т экспонирование фотопластинки. После про влени получают пространственный фильтр 9 с узким непрозрачным кольцом. Его устанавливают в исходном положении, в каком находилась

экспонируема фотопластинка. Затем убирают эталон 6 и устанавливают обмер емую деталь в приспособление 7 дл установки детали. Включают посто нно точечный источник 1 монохроматического пучка света.

Сначала экран 10 устанавливают непосредственно за фильтром 9 пространственных частот и приступают к измерени м. При необходимости документальной записи картину распределени света за фильтром 9

пространственных частот регистрируют на фотопленке.

Пример. Парти деталей с высотой усеченного конуса эталона б мм и углом конусности а 15,6°. В этом случае высота конического зеркала 5 равна мм, а диаметр основани конического зеркала 5 равен мм. Угол конусности конического зеркала 5 равен/3 11,3°. Шаг между соседними бороздками дифракционной решетки на наружной поверхности конического зеркала 5 равен ,44 мкм. Шаг кольцевой дифракционной решетки 4 равен ,33 мкм. Рассто ние от коллиматора 2 до кольцевой дифракционной решетки 4

равно мм, рассто ние от кольцевой дифракционной решетки 4 до мезооптиче- ского элемента 8 с кольцевым откликом равно мм. Ширина рабочей области мезоолтического элемента с кольцевым откликом 8 равна мм. Шаг между соседними кольцами мезооптического элемента 8 с кольцевым откликом измен етс монотонно от ,38 мкм на внутренней окружности до ,51 мкм на наружной

окружности, при этом на центральной окружности мезооптического элемента 8 с кольцевым откликом шаг между соседними кольцами равен ,33 мкм. Рассто ние от мезооптического элемента 8 с кольцевым

откликом до пространственного фильтра 9 равно мм. Эффективна ширина изображени фокального кольца в плоскости пространственного фильтра 9 равна Дг

Tq I89, или Дг 2мкмдл А 0,628 мкм. Это

значит, что погрешность измерени угла конусности а пр мым методом составл ет Да 1мили Даол(0,1-0,2) дл разностного метода, реализуемого в предлагаемом устройстве .

Claims

Формула изобретени

Устройство дл измерени угла конуса внутренних конических поверхностей деталей , содержащее последовательно расположенные осветительную систему в виде последовательно установленных соосно с точечным источником монохроматического излучени и коллиматора, приспособление, предназначенное дл установки детали, оптический блок и систему наблюдени в виде экрана, установленного с возможностью перемещени вдоль оптической оси устройства , отличающеес тем, что, с целью

0

расширени номенклатуры контролируемых параметров, оптический блок выполнен в виде оптически св занных и соосно установленных кольцевой дифракционной решетки , предназначенного дл размещени внутри детали конического зеркала с внешней поверхностью в виде отражательной дифракционной решетки, мезооптического элемента с кольцевым откликом и пространственного фильтра в виде негатива с непрозрачным кольцом в центре, установленного в фокальной плоскости мезооптического элемента между ним и системой наблюдени .

15