SU1728654A1 - Способ измерени положени детали с отверстием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть ис пользовано дл  определени  положени  детали со сквозным отверстием, прот женность которого превышает размер поперечного сечени  отверсти . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение технологических возможностей способа за счет определени  как линейных, так и угловых параметров положени  детали, а также за счет устранени  погрешности, обусловленной линейными отклонени ми оси отверсти  относительно базовой оси. При измерении формируют с помощью излучателей (лазеров 1) не менее четырех лучей света, один из которых направлен по оси отверсти  детали 2, симметрично относительно остальных. Об угловом и линейном положении отверсти  в детали суд т по расположению полей освещенности на экране 3, образованных лучами, отраженными от внутренней поверхности отверсти , относительно пол  освещенности, образованного лучом, напр мую прошедшим сквозь отверстие . Затем экран 3 устанавливают на другом рассто нии от детали 2 и повтор ют измерение. Peзyльtaты измерений используют дл  определени  линейных и угловых отклонений детали 2. 4 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  определени  положени  детали со сквозным отверстием, прот женность которого превышает размер поперечного сечени  отверсти .

Известен способ определени  углов поворота объекта, заключающийс  в том, что направл ют пучок излучени  на объект, формируют два отраженных от объекта пучка с помощью отражател , выполненного в виде двух призм БР-1800 с взаимно ортогональными ребрами, и один из них оптически поворачивают до совмещени  проекции направл ющего вектора коллимированного пучка на одну из осей чувствительности анализатора с другой и измер ют одноименные координаты полученных оптических изображений по одной оси чувствительности анализатора.

Недостатком известного способа  вл етс  невозможность измерить угловые смещени  отверсти , что обусловлено наличием св занного с объектом отражател , состо щего из двух призм. Установка в отверстии малого диаметра двух призм технически невозможна.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ измерени  углового положени  детали с отверстием, заключающийс  в том, что освещают внутреннюю поверхность отверсти  двум  точечными источниками света, расположенными симметрично относительно базовой оси, угловое положение детали в плоскости измерени , проход щей через базовую ось и геометрические центры источников света, определ ют в плоскости, перпендикул рной базовой линии, вдоль линии пересечени  данной плоскости с плоскостью измерени  по величине несимметричности распределени  полей освещенности, образованных лучами, напр мую прошедшими через отверстие, относительно полей освещенности , образованных лучами, отраженными от внутренней поверхности отверсти .

Недостатками известного способа  вл ютс  невозможность измер ть линейные смещени  отверсти  в плоскости, перпендикул рной оси отверсти , и невысока  точность , Линейные отклонени  оси отверсти  относительно базовой оси привод т к изменению положени  полей, образованных отраженными от внутренней поверхности отверсти  лучами. По положению этих полей в плоскости регистрации суд т об угловом положении отверсти . Поэтому линейные отклонени  оси отверсти   вл ютс  источником погрешности при измерении углового положени  отверсти  и обуславливают невысокую точность измерени . Цель изобретени  - расширение технологических возможностей измерений путем

обеспечени  возможности определ ть линейное положение отверсти  относительно базовой оси, а также повышение точности измерени  углового положени  оси отверсти  за счет устранени  погрешности, обусловленной линейными отклонени ми оси отверсти  относительно базовой оси.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что деталь располагают между осветителем и экраном так, что ось отверсти  номинально совпадает с линией измерени , перпендикул рной поверхности экрана, направл ют на деталь два луча света симметрично относительно линии измерени , и имеющих возможность проходить через отверстие детали и отражатьс  от ее внутренней поверхности, и измер ют один из параметров распределени  освещенности полей, образованных лучами в плоскости экрана, вдоль линии пересечени  плоскости

экрана и плоскости, образованной линией измерени  и оптическими ос ми лучей света , направл ют на деталь не менее двух дополнительных лучей света, один из которых располагают в плоскости, проход щей через линию измерени  перпендикул рно плоскости, проход щей через линию измерени  и оптические оси основных лучей света , а другой ориентируют так, что его оптическа  ось совпадает с осью симметрии

других вышеупом нутых лучей, периферийных по отношению к нему, измен ют и фиксируют рассто ние между деталью и экраном, зафиксированное рассто ние используют при определении положени  детали , а в качестве параметра измер ют смещение полей освещенности, образованных периферийными лучами относительно пол  освещенности, образованного лучом, проход щим через ось симметрии периферийных лучей.

На фиг.1 представлено формирование отраженных лучей при отсутствии отклонений расположени  отверсти ; на фиг.2 - то

же, при наличии угловых отклонений; на фиг.З - то же, при наличии линейных отклонений расположени ; на фиг.4 - схема устройства , реализующего предлагаемый способ.

Дл  простоты рассматриваетс  случай, когда формируютс  п ть исходных пучков света, один из которых  вл етс  осью симметрии остальных четырех, расположенных попарно в двух взаимно перпендикул рных плоскост х.

Когда отсутствуют отклонени  расположени  оси отверсти  относительно осевого пучка света (фиг.1), отраженные от внутренней поверхности отверсти  лучи симметрич- ны относительно исходного осевого луча, прошедшего сквозь отверстие.

Отклонение расположени  оси отверсти  относительно осевого пучка света привод т к нарушению симметрии отраженных лучей относительно осевого пучка. Малым угловым смещени м оси отверсти  относительно осевого пучка (фиг.2) пр мо пропорциональны смещению двух отраженных оптических полей, наход щихс  в плоскости смещени  оси отверсти  относительно оптического пол , прошедшего сквозь отверстие .

При этом смещение А точки С,  вл ющейс  серединой отрезка АВ, соедин юще- го изображени  указанных двух отраженных лучей в плоскости регистрации, пр мо пропорционально угловому смещению оси отверсти  относительно осевого пучка. Величина Атакже пр мо пролорци- ональна рассто нию I от плоскости регистрации до отверсти .

Малым линейным смещением оси отверсти  относительно осевого пучка пр мо пропорциональны смещени  двух отражен- ных оптических полей, наход щихс  в плоскости смещени  оси отверсти  (фиг.З). Смещение точки С,  вл ющейс  серединой отрезка АВ, соедин ющего изображени  указанных двух отраженных лучей в плоско- сти регистрации, пр мо пропорционально линейному смещению оси отверсти  относительно осевого пучка и не зависит от рассто ни  I от плоскости регистрации до отверсти .

Таким образом, при наличии малых углового а и линейного д смещений водной плоскости смещение А точки,  вл ющейс  серединой отрезка, соедин ющего изображени  на плоскости регистрации отражен- ных лучей в плоскости угловых и линейных смещений, записываютс  в виде

Д 5-Н«.(1)

Если линейное и угловое смещени  имеют место в разных плоскост х, то из (1) следует покоординатное выражение

(2)

ДХ 5х+1ах; AY (5y +Icry;

Замер   величины АХ и AY в плоскости регистрации, расположенной на двух разных рассто ни х h и 2 от отверсти , получают две неоднородных системы линейных алгебраических уравнений

(AXi 5x +liax;

tAX2 &+l2ax;(3)

fAYi ду + liay;

(AY2 ду + hay;

Решение двух систем уравнений (3)  а- л етс  набором отклонений расположени  оси отверсти  относительно осевого пучка.

При необходимости/например, оценить только угловые отклонени  отверсти , достаточно замерить величины АХ и AY в плоскости регистрации, установленной только на одном рассто нии от отверсти .

Устройство содержит п ть лазеров 1, один из которых устанавливаетс  вдоль оси симметрии, а четыре других попарно устанавливаютс  симметрично в двух взаимно перпендикул рных плоскост х, деталь 2 с отверстием и экран 3.

Устройство работает следующим образом .

Луч света от центрального лазера проходит сквозь отверстие, а лучи остальных четырех отражаютс  от внутренней поверхности отверсти . На экране 3 регистрируют в системе координат экрана смещени  АХ и A Y точки,  вл ющейс  серединой отрезка , соедин ющего изображени  отраженных лучей, Эти лучи  вл ютс  результатом отражени  от внутренней поверхности отверсти  лучей лазеров, симметричных относительно осевого лазера. Экран 3 устанавливают на другом рассто нии от отверсти . При этом регистрируют смещени  А X и AY. По четырем замеренным величинам и двум рассто ни м до экрана в соответствии с выражением (3) оценивают линейные и угловые отклонени  расположени  отверсти  относительно луча света осевого лазера.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  положени  детали с отверстием, заключающийс  в том, что деталь располагают между осветителем и экраном , направл ют на деталь два непараллельных луча света, симметричных относительно линии , перпендикул рной экрану, и лежащих в одной плоскости, и измер ют один из параметров распределени  освещенности полей , образованных лучами в плоскости экрана, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  технологических возможностей за счет определени  как линейных, так и угловых параметров положени  детали, направл ют на деталь не менее двух дополнительных лучей света, один из которых располагают в плоскости, перпендикул рной плоскости, образованной оптическими ос ми основных лучей света и проход щей через их ось симметрии, а другой ориентируют

   так, что его оптическа  ось совпадаете осью симметрии основных лучей, измен ют и фиксируют рассто ние между деталью и экраном , зафиксированное рассто ние .используют при определении положени 

   детали, а в качестве параметра измер ют смещение полей освещенности, образованных лучами относительно пол  освещенности , образованного лучом, проход щим через ось симметрии основных лучей.