Устройство измерения геометрических параметров поверхностей

Устройство измерения геометрических параметров поверхностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при контроле качества поверхностей изделий в приборо-и машиностроении , Целью изобретения является повышение области применения за счет осуществления возможности измерения в труднодоступных местах и вредных условиях за счет использования в качестве приемопередающей оптической системы отражающей дифракционной решетки и оптического волокна с микролинзой на торце, а в качестве источников излучения - двух лазеров, работающих на разных длинах волн. Излучение лазеров 1 и 2, отраженное дифракционной решеткой 8, через оптическое волокно 3 подается .на исследуемую поверхность 5, отражается от нее и через оптическое волокно 3 и дифракционную решетку 9 попадает на селективные фотоприемники: 6-рабочий и 7-Опорный. Если производные сигналов с них имеют одинако вую полярность, то регистратор 13 фиксирует аналоговый сигнал с рабочего фотоприемника 6, соответствующий микропрофилю поверхности. 5 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 1 (21) 4461899/28 (22) 15.07.88 (46) 15.10.92. Бюл.¹ 38 (71) Физический институт им. П,Н.Лебедева (72) В.Т.Глыва, Е.П.Маркин, B.Н.Морозов и С.Е,Солодов (56) Авторское свидетельство СССР № 1690459, кл. 6 01 В 11/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при контроле качества поверхностей изделий в приборо-и машиностроении. Целью изобретения является повышение области применения за счет осуществления возможности измерения в,, Я2„„1768973А1 труднодоступных местах и вредных условиях за счет использования в качестве приемопередающей оптической системы отражающей дифракционной решетки и оптического волокна с микролинзой на торце, а в качестве источников излучения — двух

-лазеров, работающих на разных длинах волн. Излучение лазеров 1 и 2, отраженное дифракционной решеткой 8, через оптическое волокно 3 подается .на исследуемую поверхность 5, отражается от нее и чере оптическое волокно 3 и дифракционную решетку 9 попадает на селективные фотоприемники: 6-рабочий и 7-Опорный. Если производнь;е сигналов с них имеют одинако вую полярность, то регистратор 13 фиксирует аналоговый сигнал с рабочего фотоприемника 6, соответствующий микропрофилю поверхности. 5 ил, 1768973

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при контроле качества поверхностей изделий с труднодоступными участками и.во вредных условиях и применено преимущественно в приборо-и машиностроении, Целью изобретения является расширение области применения за счет осуществления возможности измерения в труднодоступных местах и вредных условиях.

Цель достигается за счет использования в качестве приемо-передающей оптической системы отражающей дифракционной решетки и оптического волокна с микролинзой на конце, а в качестве источников излучения — двух лазеров. работающих на разных длинах волн.

Оптические и электрические схемы устройства представлены на фиг,1-6.

На фиг.1 — блок-схема устройства; на фиг.2 — форма световых пучков рабочего и опорного потоков; на фиг,З вЂ” зависимости электрических сигналов рабочего и опорного фотоприемников в зависимости от удаления исследуемой поверхности; на фиг,4— формы сигналов усилителей-преобразователей на участке ЛХ2; на фиг.5 —.формы сигналов усилителей-поеобразователей на участке ЛХ",.

Устройство состоит (см, фиг.1} иэ источников 1 и 2 когерентного излучения, работающих на рабочей,4 и большей опорной длине волны соответственно, оптически связанных с входным торцом отрезка оптического волокна 3 с микролинзой 4 He Bbiходном торце. За фокусом микролинзы 4 расположена исследуемая поверхносгь 5, имеющая возможность равномерно перемещаться по нормали к оптической оси микролинэы 4. По ходу лучей, отраженных от исследуемой поверхности 5 и дифрагированных после отражения на дифракционной решетке 9, выходной торец волокна оптически связан с селективными приемниками: рабочим 6 и опорным 7, имеющими максимумы чувствительности на длинах волн Я, и А1 соответственно, Оптическую связь лазеров и фотоприемников осуществляет отрэ>кательная дифракционная решетка 8, Блок 9 обработки сигнала содержит два дифференцирующих усилителя-г реобразователя 10 и

11, соединенных входами с фотоприемниками 6,7., а выходами с вычитающим узлом 12, Выход вычитающего узла 12 и второй выход рабочего фотоприемника 6 соединены с входами регистратора 13, Устройство работает следующим образом.

Излучение лазеров 1 и 2 с длинами волн

4, и i4, соответственно после отражения от

5 дифракционной решетки 9 вводится в оптическое волокно 3. В силу дисперсии за микролинзой 4 формируются две перетяжки световых лучей на расстояниях Х и Х1 от микролинзы, для лучей с длинами волн о и

10 11, соответственно, фиг.2. Исследуемая поверхность, расположенная за перетяжкой

А1, т.е, на расстоянии большем Х1 от микролинэы отражает излучение и оно частично возвращается в волокно. На входе волокна отраженное излучение разделяется по длинам волн и направляется на чувствительные площади селективных фотоприемников 6 и

/. Сигналы с фотоприемников поступают на входы дифференцирующих усилителейформирователей 10 и 11. Усилители преобразователи 10, 11 вырабатывают на своих выхода:; сигналы одинаковой постоянной амплиту,зы, причем их полярности определяются -наками производных по времени сигналов с фотоприемников 6, 7. В том случае, если производимые сигналы с фотоприемников 6, 7 имеют разную полярность, то на выходе вычитающего узла 12 сигнал отличен от нуля и он служит блокирующим сигHBlioa (стоп-сигналом) для регистратооа

13, Если производные сигналов имеют одинаковую полярность, то регистратор 13 фиксирует аналоговый сигнал с рабочего фотоприемника 6, вегичина которого соотвеrcтвуeт микропрофилю поверхности, Опорный длинноволновый канал с лазером

2 (см. фиг.1) и фотоприемником 7 вводится для повышения точности измерений и устранения неоднороднocrè измерений. При удалении с поверхности от микролинзы 4 фотоприемник 6 регистрирует зависимость

So(xj, а фотоприемник 7-Я1(х)(см. фиг.3), Разные положения перетяжек Хо и Х1 обусловлены дисперсией микролинзы, На этом графике можно выделить 3 участка АХ<>.

lN< и ЛХ2. На участках Хо и Х1, производные ЛЯо/бх и dS>/бх имеют одинаковые знаки, на участке ЛХ1 знаки производных разные. Если исходное положение поверхности дальше Х; и поверхность имеет плавный профиль, то разность знаков В производных может служить сигналом о выходе noaeðõèocòè в диапазоне ЛХ1. Кроме того, подбором длины волны )1, максимум кривой S>(x), т.е, точка Х1 может быть выбрана нг границе линейного участка, что приведен к повышению точности измерений.

Если все участки поверхности находятся в области ЛХ то эпюры сигналов

1768973

Sp, S> — с фотоприемников и Uo, U< — сигналов с усилителей-преобразователей имеют вид, показанный на фиг.4. Здесь важно, что зависимости сигналов S< и 31 имеют примерно одинаковую форму и одинаковый знак производной между максимумами, которые лежат в одних и тех же точках. Усилители-преобразователи вырабатывают одинаковый сигнал, На выходе вычитающего устройства сигнал равен нулю. Регистратор 13 фиксирует микропрофиль поверхности, пропорциональный сигналу

5о(т).

Если исследуемый участок поверхности попадает в диапазон ЛХ1(см. фиг.3), то полярности сигналов Uo и U> противоположны (см. фиг.5), на выходе вычитающего узла формируется блокирующий сигнал V(t), котарый прерывает работу регистратора и одновременно останавливает перемещение исследуемой поверхности относительно оптического волокна 3.

Формула изобретения

Устройство измерения геометрических параметров поверхностей, содержащее оптические связанные два лазера, приемнопередающую оптическую систему, рабочий и опорный фотоприемники, установленные в световом пучке, отражен5 ном от исследуемой поверхности, и электронный блок обработки сигнала, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения измерений в труднодоступных местах

10 и вредных условиях, оптическая приемопередающая система выполнена в виде отражательной дифракционной решетки и оптического волокна с микролинзой на торце, обращаемом к исследуемой повер15 хности, лазеры выполнены с разной длиной волн, а электронный блок обработки сигналов выполнен в виде дифференцирующих усилителей-преобразователей, вычитающего узла и регистратора, входы

20 усилителей-преобразователей соединены с рабочим и опорным фотоприемников, а выходы — с входами вычитающего узла, выход вычитающего узла и второй выход

1 рабочего фотоприемника соединены с вхо25 дами регистратора, Ь A г

1768973

И„

Составитель Е, Глазкова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н, Кешеля

Редактор О. Федотов

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

Заказ 3638 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5