Интерферометрический способ контроля детали

 

Изобретение относится к оптическим средствам контроля деталей и может быть использовано для контроля формы деталей на конвейере. Цель изобретения - повышение производительности контроля за счет совмещения изображений детали в различных сечениях в один оптический канал. Последний создают посредством призмы Порро второго рода, которая взаимодействует с контролируемой и эталонной деталями . 5 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РеспуБлик (51)5 G 01 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877989/28 (22) 29.10.90 (46) 15.09,92. Бюл. N 34 (71) Производственное объединение "Ижевский механический завод" (72) В.H.Àíoõoâñêèé (56) Авторское свидетельство СССР

N844995,,кл. G 01 В 9/02, 1979.

Кривовяз Л.М. и др. Практика оптической измерительной лаборатории, Машиностроение, 1974, с. 103-110.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для высокоточного контроля формы в нескольких угловых и параллельных сечениях осесимметричных деталей в процессе движения на быстродействующих высокопроизводительных роторно-конвейерных линиях.

Известен интерферометрический способ контроля поверхности детали, заключающийся в том, что пучок света от источника излучения коллимируют, разделяют на два, проектируют цилиндрический фронт волны на прозрачную цилиндрическую деталь, формируют плоский фронт волны, причем центры кривизны при схождении и расхождении пучка совпадают с осью эталонной детали.

Наиболее близким техническим решением является интерферометрический способ контроля асферических поверхностей, заключающийся в том, что пучок света от источника излучения коллимируют, разделяют на измерительный и опорный, при этом опорный пучок направляют на конце. Ж 1762118 Al (54) ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ

КОНТРОЛЯ ДЕТАЛИ (57) Изобретение относится к оптическим средствам контроля деталей и может быть использовано для контроля формы деталей на конвейере. Цель изобретения — повышение производительности контроля за счет совмещения изображений детали в различных сечениях в один оптический канал. Последний создают посредством призмы

Порро второго рода, которая взаимодействует с контролируемой и эталонной деталями. 5 ил. вую меру, а измерительный на поверхность детали, оба пучка отражаются, измерительный пучок вторично проектируют нэ ту же поверхность детали так, чтобы центры кривизны волновых фронтов при сходящемся и расходящемся пучке совпадали с анаберрационными точками, отражают, интерферируют с опорным пучком и по интерференционной картине осуществляют контроль детали.

Недостатком известного способа является низкая производительность контроля деталей в процессе движения.

Цель изобретения — повышение производительности контроля движущихся деталей.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом интерферометрическом способе контроля пучок света от источника излучения коллимируют, разделяют на опорный и измерительный, первый направляют на эталон, второй на контролируемую деталь дважды так, чтобы волновые фронты при схождении и расхождении пучка света совпадали с кривизной поверхности детали, 1762118 отраженные пучки света совмещают, формируют интерференционное изображение, по которому определяют форму детали, при этом оба указанных пучка совмещают в один оптический канал, который переворачивают призмой Порро второго рода на 180 и направляют на оппозитные участки поверхности детали и эталона.

Данный способ позволяет повысить производительность контроля движущихся деталей, повысить точность измерения, так как при перемещении детали перпендикулярно оптической оси измерительный пучок не изменит своего волнового фронта, а будет перемещаться в направлении перемещения детали. При смещениях детали в направлении оптической оси форма волноеого фронта измерительного пучка также остается неизменной, так как противоположные поверхности детали в оптической системе являются сопряженным поверхностями. Таким образом, при любом положении детали, ограниченном апертурой оптической системы, интерференционная картина не будет изменяться. а только перемещаться вместе с деталью перпендикулярно оптической оси, что не накладывает жестких требований на условия позиционирования детали.

Устройство может работать в условиях вибраций. Наличие в одном канале опорного. и измерительного пучков позволяет производить измерения при изменениях температуры и наличии воздушных потоков.

Устройство(один иэ вариантов реализации способа) содержит источник излучения с коллиматором(не показан), светоделитель

1 (фиг.1), зеркало 2, отражающее свет, отраженный от детали 3 и эталонной поверхности 4 (концевой меры), объектив 5, передний фокус которого совпадает с анаберрационной точкой (линией) поверхности детали 3 (фиг,2), зеркало б, призму Порро . второго рода 7 (фиг,4). зеркало 8, второй объектив 9, передний фокус которого совпадает с задним фокусом объектива 5, а задний фокус с противоположной анаберрационной точкой (линией) поверхности детали 3, зеркало 10, сведоделитель 11 (фиг.3) для совмещения измерительного и опорно. го пучков, проектирующую оптику 12, приемное устройство 13 (например, фотопластинки, матрицы ПЗС или диссектор с блоком обработки сигналов).

Способ осуществляется следующим образом.

Коллимированный пучок света светоделителем 1 (фиг.1) разделяют на измерительный и опорный, Измерительный пучок направляют на оптически отражающую поверхность контролируемой детали 3 (например, шарик подшипника), которая перемещается перпендикулярно оптической оси устройства и вращается вокруг своей оси. Опорный пучок также отражается от эталонной поверхности (концевой меры)

4, отраженные зеркалом 2 пучки направляются в объектив 5, передний фокус которого совпадает с анаберрационной точкой (линией) оптически отражающей поверхности детали 3 (фиг.2), находящейся на половине

10 радиуса детали. После объектива 5 параллельный измерительный пучок и сходящийгде А — длина волны излучения источника;

R — радиус поверхности; а- угол между пучками; yeen — увеличение оптической системы.

Местные отклонения от формы будут выражаться в выявлении искривления полос и в появлении дополнительных полос, 55

15 ся опорный пучок зеркалом 6 направляются на призму Парра второго рода 7 (фиг.1), которая переворачивает пучки на 180 вокруг осей Х и У по ходу оптической оси, затем пучки объективом 9 и зеркалом 8 направля20 ются на деталь 3 и концевую меру 4 с противоположной стороны с помощью зеркала

10. Центр кривизны волнового фронта измерительного пучка будет совпадать с анаберрационной точкой (линией) поверхности

25 противоположного участка детали, от которой отразится параллельный пучок. Отраженные пучки от детали и концевой меры совмещаются светоделителем 11 (фиг.3), интерферируют между собой и проектируются

30 оптической системой 12 на фотокатод диссектора 13, в плоскости которого.наблюдается интерференционная .картина (фиг.5).

Перед измерениями в устройстве устанавливается эталонная деталь, при которой в

35 плоскости фотокатода получают бесконечную ахроматическую интерференционную полосу, так. как оба пучка имеют плоские фронты волн, поэтому для получения интерференционных полос на фотоматрице вво40 дят между пучками небольшой угол и (фиг.3), например, с помощью светоделительной призмы 11. При установке измеряемой детали получаем ряд полос,. как результат интерференции информационно45 го плоского фронта волны под углом к плоскому фронту волны опорного пучка. При изменении размера детали будет изменяться ширина центральной (ахроматической) полосы

50 а =Х R 2 cos a Чувел., 1762118

Формула изобретения

Интерферометрический способ контроля детали, заключающийся в том, что пучок света коллимируют, разделяют на опорный и измерительный пучки, первый направля- 5 ют на эталон, второй — на контролируемую деталь дважды так, чтобы волновые фронты при схождении и расхождении пучка света совпадали с кривизной поверхности детали, отраженные пучки света совмеща- 10 ют, формируют интерференционное изображение,по которому определяют форму детали, отличающийся тем, что. с целью повышения производительности контроля движущихся деталей, оба указанных пучка совмещают в один оптический канал, который переворачивают призмой Порро второго рода на 180 и направляют на оппозитные участки поверхности детали и эталона.

1762118

С оста в и тел ь Г. Кондратьева

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л. Филь

Редактор

Заказ 3251 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР l l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101