Интерферометрическая установка
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения деформации твердых тел оптическими средствами. Интерферометрическая установка содержит станок с регулируемым приводом главного движения и приводом подач. На станке установлены: лазер, коллиматор, скоростная цифровая видеокамера, обрабатываемая деталь и динамометр с держателем. В держателе закреплены режущий инструмент с зеркально-полированной боковой поверхностью его режущей части и оптический клин, образующие интерферометр. Лазер и коллиматор расположены на оптической оси, образующей угол с нормалью к зеркально-полированной поверхности режущей части инструмента, а оптическая ось цифровой видеокамеры расположена в направлении луча, отраженного от этой поверхности. Возникающая в интерферометре интерференционная картина, несущая информацию о состоянии режущей части инструмента, регистрируется видеокамерой. Силы резания, возникающие при взаимодействии инструмента с обрабатываемой деталью, регистрируются динамометром. Сигнал от видеокамеры и сигнал с динамометра, оцифрованный с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), записываются на персональном компьютере (ПК). Работа системы синхронизации установки базируется на устройстве числового программного управления (УЧПУ) станка. УЧПУ запускает приводы главного движения и подачи, а после подвода инструмента, непосредственно перед касанием его с обрабатываемой деталью, дает сигнал на цифровую видеокамеру и АЦП для начала осуществления синхронной записи данных эксперимента на ПК. Для увязки по времени записываемой информации, получаемой от цифровой видеокамеры и динамометра, цифровая видеокамера электрически связана с АЦП. Благодаря автоматической синхронной регистрации экспериментальных параметров, согласованной с работой приводов главного движения и подачи станка, обеспечивается высокая надежность совместной работы регистрирующей аппаратуры. Это позволяет производить согласованную по времени запись результатов эксперимента при режимах резания, используемых в реальных условиях обработки. Использование V-образной схемы хода лучей в работе интерферометра позволяет значительно снизить потери светового потока, что повышает качество изображения регистрируемых интерференционных картин при скоростной съемке с малой выдержкой.
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения деформации твердых тел оптическими средствами.
Известна интерферометрическая экспериментальная установка (Ефимович И.А. Повышение эксплуатационной эффективности инструмента на основе исследования напряженно-деформированного состояния и прочности его режущей части при различных видах стружкообразования. Диссертация на соискание уч. степени канд. техн. наук - Томск: ТПУ, 1999 - с. 46-52), содержащая станок с регулируемым приводом главного движения и приводом подач, установленные на нем оптический квантовый генератор (лазер), коллиматор, полупрозрачное зеркало, устройство регистрации интерференционных картин в виде скоростной кинокамеры, обрабатываемую деталь, динамометр с держателем, в котором закреплены режущий инструмент с зеркально-полированной боковой поверхностью его режущей части и оптический клин, причем устройство регистрации интерференционных картин, полупрозрачное зеркало и оптический клин расположены на одной оптической оси, перпендикулярной зеркально-полированной поверхности режущей части инструмента. Для регистрации сил резания используется осциллограф, соединенный с динамометром через тензоусилитель. Для согласованной работы регистрирующей аппаратуры используется электромеханическая система синхронизации, включающая концевой выключатель и реле времени.
Недостатком известной установки является то, что использование полупрозрачного зеркала в оптической схеме приводит к потере практически 75% светового потока, что критично при скоростной съемке кинокамерой с малой выдержкой, а также в полупрозрачном зеркале возникает паразитная интерференция лучей, приводящая к появлению эффекта муара.
Задачей настоящей полезной модели является повышение качества изображения регистрируемых интерференционных картин за счет устранения потерь светового потока и эффекта муара, а также использования в качестве устройства регистрации интерференционных картин цифровой видеокамеры.
Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в интерферометрической установке, содержащей станок с регулируемым приводом главного движения и приводом подач, установленные на нем лазер, коллиматор, устройство регистрации интерференционных картин, обрабатываемую деталь, динамометр с держателем, в котором закреплены режущий инструмент с полированной боковой поверхностью его режущей части и оптический клин, в качестве устройства регистрации интерференционных картин используется цифровая видеокамера, а лазер и коллиматор расположены на оптической оси, образующей угол с нормалью к зеркально-полированной поверхности режущей части инструмента, при этом оптическая ось цифровой видеокамеры расположена в направлении луча, отраженного от этой поверхности.
На схеме изображена описываемая интерферометрическая установка.
Интерферометрическая установка содержит станок с регулируемым приводом главного движения 1 и приводом подач 2. На станке установлены лазер 3, коллиматор 4, устройство регистрации интерференционных картин -цифровая видеокамера 5, обрабатываемая деталь 6 и динамометр 7 с держателем 8. В держателе 8 закреплены режущий инструмент 9 с зеркально-полированной боковой поверхностью 10 его режущей части и оптический клин 11. Динамометр 7 соединен с тензоусилителем 12. Лазер 3 и коллиматор 4 расположены на оптической оси, образующей угол с нормалью к зеркально-полированной поверхности 10 режущей части инструмента 9 (в рабочем диапазоне от 5 до 20 градусов), а оптическая ось цифровой видеокамеры 5 расположена в направлении луча, отраженного от этой поверхности. Для синхронной записи изображения интерференционных картин и сигнала динамометра 7, преобразованного с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, в установку включен персональный компьютер 14. Работа видеокамеры 5 согласована посредством устройства числового программного управления станка (УЧПУ) 15 с приводами главного движения 1 и подачи 2. Для увязки по времени записываемой информации, получаемой от цифровой видеокамеры 5 и динамометра 7, цифровая видеокамера 5 электрически связана с АЦП 13. Для улучшения качества регистрируемого цифровой видеокамерой 5 изображения контуров режущей части инструмента 9 может быть использован осветитель 16.
Интерферометрическая установка работает следующим образом.
Луч лазера 3, пройдя через коллиматор 4, направляется на оптический клин 11, где разделяется на два пучка. Рабочий пучок, прошедший через оптический клин 11, падает на деформирующуюся зеркально-полированную поверхность 10 режущей части инструмента 9, жестко связанного через держатель 8 с оптическим клином 11, и, отразившись от нее, интерферирует с эталонным пучком, образовавшимся в результате отражения излучения лазера внутри оптического клина 11 от его эталонной поверхности (V-образная схема хода лучей в работе интерферометра). Полученная таким образом интерференционная картина, несущая информацию о состоянии режущей части инструмента 9, регистрируется с помощью цифровой видеокамеры 5 и далее записывается на персональном компьютере 14. Силы резания, возникающие при взаимодействии режущей части инструмента 9 с обрабатываемой деталью 6, регистрируются динамометром 7. Аналоговый сигнал с динамометра 7 передается через тензоусилитель 12, гальваническую развязку ГР и фильтр Ф на АЦП 13, а после его преобразования в цифровой сигнал также записывается на персональном компьютере 14. Работа цифровой видеокамеры 5 согласована посредством УЧПУ 15 с приводами главного движения 1 и подачи 2. Для увязки по времени записываемой на персональный компьютер 14 информации, получаемой от цифровой видеокамеры 5 и динамометра 7, цифровая видеокамера 5 электрически связана с АЦП 13.
Использование скоростной цифровой видеокамеры и V-образной схемы хода лучей в работе интерферометра позволяет устранить эффект муара и снизить потери светового потока практически до 5%, что значительно повышает качество изображения регистрируемых интерференционных картин при скоростной съемке с малой выдержкой.
Интерферометрическая установка, содержащая станок с регулируемым приводом главного движения и приводом подач, установленные на нем лазер, коллиматор, устройство регистрации интерференционных картин, обрабатываемую деталь, динамометр с держателем, в котором закреплены режущий инструмент с зеркально-полированной боковой поверхностью его режущей части и оптический клин, отличающаяся тем, что в установке в качестве устройства регистрации интерференционных картин используется цифровая видеокамера, а лазер и коллиматор расположены на оптической оси, образующей угол с нормалью к зеркально-полированной поверхности режущей части инструмента, при этом оптическая ось цифровой видеокамеры расположена в направлении луча, отраженного от этой поверхности.
РИСУНКИ
