RU2006792C1

RU2006792C1 - Device for measurement of radius of curvature of surface of part

Info

Publication number: RU2006792C1
Authority: RU
Inventors: Б.А. Пизюта
Original assignee: Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device for measurement of small radius of curvature from 15 to 40 mm has source of light, capacitor, collimator composed of lens and slit diaphragm mounted in its front focal plane, opaque screen with one narrow slit, carriage moving perpendicular to optical axis of collimator with the aid of electric motor through pickup of value of travel, two measurement branches consisting of lenses and coordinate-sensitive photodetectors mounted in rear focal planes of lenses, unit for information processing, indicator unit and digital printing unit. Lens of collimator forms wide beam of parallel rays from which slit of opaque screen cuts narrow beam of parallel rays which is incident on checked part and is reflected from it. With movement of checked part perpendicular to optical axis distance from vertex of part to point of incidence on it of beam of rays and angle of its reflection change. At certain distance angle of reflection grows equal to 90 deg and image of slit becomes symmetric to line of separation of photodetector. Reading from pickup of value of travel is memorized. With further movement of part beam of rays passes through vertex of part and is reflected to other side at angle of 90 deg to optical axis of collimator building image of slit of collimator in symmetry to line of separation of second photodetector. Reading from pickup of value of travel is memorized. Difference of readings produces distance between incident beams of rays when they are reflected at angles of 90 deg. Radius of curvature of checked part is determined by angle and distance. EFFECT: improved accuracy of measurement of small radii of curvatures under automatic mode. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к оптическим измерениям, и предназначено для измерения малых радиусов кривизны отражающих поверхностей в автоматическом режиме. The invention relates to measuring equipment, and more particularly to optical measurements, and is intended for measuring small radii of curvature of reflective surfaces in automatic mode.

Известно устройство для измерения радиусов кривизны контактного типа, представляющее собой серийно выпускаемый сферометр ИЗС-7, при помощи которого измеряется стрелка прогиба при известном диаметре кольца, а затем вычисляется радиус кривизны [1] . A device for measuring the radius of curvature of the contact type, which is a commercially available spherometer IZS-7, is used to measure the arrow of deflection at a known diameter of the ring, and then calculate the radius of curvature [1].

Такое устройство дает среднюю точность, малопроизводительно и при измерениях возможно повреждение детали. Such a device provides average accuracy, is inefficient and damage to the part is possible during measurements.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения радиусов кривизны поверхности детали, содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси источник света, конденсор, коллиматор, состоящий из объектива и щелевой диафрагмы, установленной в его передней фокальной плоскости, и непрозрачный экран с щелью, датчик величины перемещения, электродвигатель, предназначенный для перемещения датчика величины перемещения вдоль оптической оси, два координатно-чувствительных фотоприемника, блок обработки информации, блок индикации и блок цифропечати [2] . Closest to the invention in technical essence is a device for measuring radii of curvature of a part’s surface, containing a light source, a condenser, a collimator consisting of a lens and a slit diaphragm mounted in its front focal plane, and an opaque screen with a slit, a sensor displacement values, an electric motor designed to move the displacement magnitude sensor along the optical axis, two coordinate-sensitive photodetectors, a block about abotki information display unit and tsifropechati unit [2].

Известное устройство позволяет измерить сравнительно большие радиусы. The known device allows you to measure relatively large radii.

Недостатком известного устройства является невозможность измерения радиусов кривизны от 15 до 40 мм. A disadvantage of the known device is the inability to measure radii of curvature from 15 to 40 mm

Целью изобретения является обеспечение возможности измерения радиусов кривизны от 15 до 40 мм. The aim of the invention is the ability to measure radii of curvature from 15 to 40 mm.

Это достигается тем, что устройство для измерения радиусов кривизны поверхности детали, содержащее последовательно расположенные вдоль оптической оси источник света, конденсор, коллиматор, состоящий из объектива и щелевой диафрагмы, установленной в его передней фокальной плоскости, и непрозрачный экран с щелью, датчик величины перемещения, электродвигатель, предназначенный для перемещения датчика величины перемещения вдоль оптической оси, два координатно-чувствительных фотоприемника, блок обработки информации, блок индикации и блок цифропечати, снабжено кареткой, предназначенной для размещения контролируемой детали и установленной с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси коллиматора, и двумя объективами, предназначенными для установки по обе стороны контролируемой детали перпендикулярно оптической оси коллиматора и в задней фокальной плоскости каждого из которых установлен координатно-чувствительный фотоприемник, подключенный к первому входу блока обработки информации, датчик величины перемещения подключен к второму входу блока обработки информации, а блок индикации и блок цифропечати - к соответствующим выходам блока обработки информации. This is achieved by the fact that the device for measuring the radii of curvature of the surface of the part, containing a light source sequentially located along the optical axis, a condenser, a collimator consisting of a lens and a slit diaphragm mounted in its front focal plane, and an opaque screen with a slit, a displacement value sensor, an electric motor designed to move the displacement magnitude sensor along the optical axis, two coordinate-sensitive photodetectors, an information processing unit, an indication unit, and a unit digital printing, equipped with a carriage designed to accommodate the controlled part and mounted with the ability to move perpendicular to the optical axis of the collimator, and two lenses designed to install on both sides of the controlled part perpendicular to the optical axis of the collimator and in the rear focal plane of each of which is installed coordinate-sensitive photodetector, connected to the first input of the information processing unit, the displacement sensor is connected to the second input of the processing unit information, and the display unit and the digital printing unit to the corresponding outputs of the information processing unit.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства. The drawing shows a schematic diagram of a device.

Устройство для измерения радиусов кривизны состоит из источника 1 света, конденсора 2, коллиматора, состоящего из объектива 3 и щелевой диафрагмы 4, установленной в его передней фокальной плоскости, непрозрачного экрана 5 с щелевой диафрагмой, каретки 6, предназначенной для размещения контролируемой детали 7, перемещающейся перпендикулярно оптической оси коллиматора при помощи электродвигателя 8 через датчик 9 величины перемещения, двух измерительных ветвей, состоящих из объективов 10 и 11 и координатно-чувствительных фотоприемников 12 и 13, установленных в задних фокальных плоскостях объективов, блока 14 обработки информации, блока 15 индикации и блока 16 цифропечати. A device for measuring radii of curvature consists of a light source 1, a condenser 2, a collimator consisting of a lens 3 and a slit diaphragm 4 mounted in its front focal plane, an opaque screen 5 with a slit diaphragm, and a carriage 6 designed to accommodate the controlled part 7 moving perpendicular to the optical axis of the collimator using an electric motor 8 through a sensor 9 of the displacement value, two measuring branches, consisting of lenses 10 and 11 and coordinate-sensitive photodetectors 12 and 13, tanovlenii in the back focal plane of lens unit 14, the information processing unit 15 and display unit 16 tsifropechati.

Щель экрана 5 параллельна щели диафрагмы 4 коллиматора и перпендикулярна направлению перемещения каретки 6. Измерительные ветви установлены по обе стороны от контролируемой детали 7. Их оптические оси лежат на одной прямой, параллельной направлению перемещения каретки 6 и перпендикулярные оси коллиматора (могут быть установлены и под другими, строго заданными углами). The slit of the screen 5 is parallel to the slit of the diaphragm 4 of the collimator and is perpendicular to the direction of movement of the carriage 6. The measuring branches are installed on both sides of the controlled part 7. Their optical axes lie on one straight line parallel to the direction of movement of the carriage 6 and perpendicular to the axis of the collimator (can also be installed under other strictly defined angles).

Устройство для измерения радиусов кривизны работает следующим образом. Объектив 3 коллиматора формирует от щели диафрагмы 4 широкий пучок параллельных лучей, из которого щель непрозрачного экрана 5 вырезает узкий пучок параллельных лучей, который падает на контролируемую деталь 7. После отражения от контролируемой детали 7 пучок лучей идет под углом 2 α к оптической оси коллиматора (к падающему пучку лучей). A device for measuring radii of curvature works as follows. The lens 3 of the collimator forms a wide beam of parallel rays from the slit of the diaphragm 4, from which the slit of the opaque screen 5 cuts out a narrow beam of parallel rays that falls on the controlled part 7. After reflection from the controlled part 7, the beam of rays goes at an angle of 2 α to the optical axis of the collimator ( to the incident beam of rays).

Для вычисления радиуса R кривизны контролируемой детали 7 необходимо знать расстояние r от вершины поверхности контролируемой детали до точки падения на нее узкого пучка лучей и угол 2 α отражения пучка лучей. Тогда
R= r/sinα.To calculate the radius R of curvature of the controlled part 7, it is necessary to know the distance r from the top of the surface of the controlled part to the point of incidence of a narrow beam of rays and the angle of reflection of the beam of rays 2 α. Then
R = r / sinα.

В данном случае угол 2 α между осью коллиматора и осями измерительных ветвей 90^о. Для измерения расстояния r, при котором угол отражения будет равен 90^о, контролируемая деталь 7 перемещается вместе с кареткой 6 до тех пор, пока отраженный пучок лучей не попадет в объектив измерительной ветви и изображение диафрагмы 4 не расположится симметрично линии раздела фотоприемника. В этот момент в блоке 14 обработки информации запоминается отсчет с датчика 9 величины перемещения.In this case, the angle 2 α between the axis of the collimator and the axes of the measuring branches is 90 ^° . To measure the distance r, at which the angle of reflection will be equal to ^about 90, controlled part 7 moves together with the carriage 6 as long as the reflected beam of rays will not fall into the measuring branch and the lens aperture image 4 is positioned symmetrically dividing line of the photodetector. At this moment, in the information processing unit 14, the countdown from the sensor 9 of the displacement value is stored.

При дальнейшем перемещении каретки падающий на контролируемую деталь 7 пучок лучей переходит через ее вершину и отражается в сторону другой измерительной ветви. В момент, когда изображение щели коллиматора расположится симметрично, линия раздела фотоприемника в блоке 14 обработки информации запоминает второй отсчет с датчика 9 величины перемещения. Разность этих отсчетов дает расстояние 2. Поскольку угол 2 α задан и равен 90^о, то радиус кривизны контролируемой детали 7 определяется по формуле
R= r/sinα= r/sin45^°= r

.With further movement of the carriage, a beam of rays incident on the controlled part 7 passes through its top and is reflected in the direction of another measuring branch. At the moment when the image of the collimator slit is located symmetrically, the dividing line of the photodetector in the information processing unit 14 remembers the second count from the sensor 9 of the displacement value. The difference between these samples gives a distance of 2. Since the angle 2 α is given and equal to 90 ^about , the radius of curvature of the controlled part 7 is determined by the formula
R = r / sinα = r / sin45 ^° = r

.

Таким образом, при использовании указанного устройства имеется возможность измерения малых радиусов кривизны при сохранении погрешности измерения порядка 0,2% и времени одного измерения порядка 8. . . 10 с. При установке измерительных ветвей под другими фиксированными углами к оптической оси коллиматора можно изменять диапазон измерения радиусов кривизны в существенных пределах. (56) Афанасьев В. А. Оптические измерения. М. : Высшая школа, 1981, с. 53-55. Thus, when using the specified device, it is possible to measure small radii of curvature while maintaining a measurement error of the order of 0.2% and the time of one measurement of the order of 8.. . 10 sec When installing the measuring branches at other fixed angles to the optical axis of the collimator, you can change the range of measurement of the radii of curvature within significant limits. (56) Afanasyev V.A. Optical measurements. M.: High School, 1981, p. 53-55.

Авторское свидетельство СССР N 1379610, кл. G 01 B 11/00, 1988. USSR author's certificate N 1379610, cl. G 01 B 11/00, 1988.

Claims

A DEVICE FOR MEASURING THE RADIUS OF THE SURFACE SURFACE OF A DETAIL containing a light source, a condenser, a collimator consisting of a lens and a slit aperture mounted in its front focal plane, and an opaque screen with a slit, a displacement value sensor and an electric motor designed to move a displacement magnitude sensor along the optical axis, two coordinate-sensitive photodetectors, an information processing unit, an indication unit and a digital printing unit, distinguishing The fact is that, in order to ensure the possibility of measuring radii of curvature from 15 to 40 mm, it is equipped with a carriage designed to accommodate the controlled part and installed with the ability to move perpendicular to the optical axis of the collimator, and two lenses designed to be installed on both sides of the controlled part perpendicular to the optical axis of the collimator and in the rear focal plane of each of which is installed coordinate-sensitive photodetector connected to the input of the information processing unit, the displacement value sensor is connected to the second input of the information processing unit, and the display unit and the digital printing unit are connected to the corresponding outputs of the information processing unit.