Устройство для допускового контроляразмеров изделий

Устройство для допускового контроляразмеров изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубник пц842402 (61 ) Дон ол н и тельное к а вт. с вид- ву— (22) Зая зле но 01 ° 08 79 (21) 28041 96/25-28 (51)М. К .

С 01-В 11/02 с присоединением заявки РЙ—

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30. 06. 81 ° Бюллетень .%24 (53) УДК 531.715. .27(088.8) ао делом изобретений и открытий

Дата опубликования описания 30. 06 . 81 (72) Авторы изобретения

aQ("гяц Фо . 6 ф

С. В. Михляев и И. В. Чугуй

9 1 .ЦТБ3за;- г*.1 :" .! =Й Ь1сЪ сЮ4" > ".: <

Институт автоматики и электрометрии (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промыпленности для контроля размеров изделий сложной формы.

Известно устройство для контроля размеров изделий, содержащее последовательно расположенные и оптически

I связанные лазер, оптическую систему. 1о формирования освещающего пучка, входной узел, представляющий собой непрозрачный экран с апертурой специальной формы, определяемой конфигурацией изделия, в которой установлено 15 изделие, объектив прямого преобразоl вания Фурье, голографический фильтр, объектив обратного преобразования

Фурье и фотоприемник $1).

К недостаткам этого устройства 20 следует отнести низкую точность измерений{доли мм) и необходимость изротовления для получения голографи.ческого фильтра двух эталонных изделий с минимально и максимально допустимыми размерами.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для допускового контроля размеров изделий, содержащее лазер, оптИ-. ческую систему формирования опорного и предметного световых пучков, последовательно расположенные на пути предметного светового пучка, объектив прямого преобразования Фурье, оптический фильтр, голографический

Ф фильтр, объектив обратного преобразования Фурье, диафрагму и фотоприемник 12).

Основной недостаток этого устройства заключается в его высокой чув ствительности к вибрации, обусловленной необходимостью установки голографического Фильтра с высокой точностью(-5 мкм,,что в условиях производства не всегда возможно.

Смещения голографического Фильтра, например, вследствие всевозможных виб8424

3 раций приводят к резкому сит@кению точности контроля. Кроме того, известное устройство предназначено для контроля изделий с небольшими размерами (единицы мм). При использовании его

5 для контроля изделий с большими размерами (2О-40 мм) происходит существенное снижение точности что практи3 чески исключает возможность использования устройства для допускового конт- 10 роля.

Вместе с тем, это устройство критично к ориентации изделия на измерительной позиции и требует для повьппеиия точности.и чувствительности 15 изготовления оптических фильтров для различных типов контролируемых изделий.

При увеличении, размеров изделия . происходит уменьшение расстояний между дифракционными порядками в его спектре, при этом повышаются требова-( ния к разрешению и точности изготовления и установки оптического фильтра в устройстве контроля. К недостаткам устройства следует также отнести снижение точности контроля, обусловленное влиянием апертуры обЪективов при регистрации голографического фильтра и при контроле. 30

Таким образом, недостатками устройства являются низкая виброустойчивость, ограниченный диапазон контролируемых размеров и низкая точность контроля. 35

Цель изобретения — повьппение виброустойчивости, расширение диапазона контролируемых размеров и повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, 40 что известное устройство снабжено последовательно расположенными между оптическим и голографическим фильтрами, вторым объективом обратного преобразования Фурье, фазовой маской, 45 полевой диафрагмой и вторым объективом прямого преобразования Фурье.

t.

Иа чертеже изображена принципиаль" ная схема устройства для допускового контроля размеров изделий.

Устройство содержит лазер 1, оптическую систему 2 формирования опор- ного и предметного световых пучков, на пути последнего из которых уста>5 навливается изделие 3, объектив 4 прямого преобразования Фурье, оптический фильтр 5,объектив 6 обратного преобразования Фурье, фазовую маску 7, 02 ф полевую диафрагму 8, объектив 9 прямого преобразования Фурье, голографический фильтр 10, объектив 11 обратного преобразования Фурье, диафрагму

12 и фотоприемник 13, Устройство работает следующим образом.

Вначале получают голографический фильтр с импульсным откликом в виде поля допусков. Для этого на измерительной позиции устанавливается эталонное изделие, котове освещается предметным световым пучком. Объектив

4 в задней фокальной плоскости формирует пространственный спектр эталонного изделия, который модулируется оптическим фильтром 5. С помощью этого фильтра и объектива 6 в задней фокальной плоскости объектива 6 формируется световое распределение в виде изображения поля допусков, причем величина допуска не зависит от формы эталонного изделия и определяется лишь параметрами оптического фильтра 5. Это дает возможность с помощью одного и того же фильтра формировать поля. допусков для различных изделий. Поле допуска определяется передаточной функ ией H() оптического фильтра (=- (6„ + Я вЂ” круговая пространственная частота) и может иметь вид; двух световых полос шириной Я с амплитудой света разного знака, примы-. кающих с разных сторон к границе эталонного изделия(при H()=sin — ).

Световое распределение в виде по-. ля допусков модулируется затем фазовой маской 7, которая обеспечивает случайный закон изменения фазы свв тового распределения по полю на Т(в качестве фазовой маски может быть ис. пользован обычный диффузный рассеиватель).

Расположенная далее полевая диафрагма 8, установленная в плоскости изображения поля допусков, задерживает световой поток, соотвЕтствующий изображению границ апертур объекти4 вов. Кроме того, эта диафрагма может быть использована для выделения нужного фрагмента поля допусков. Следующий далее объектив 9 формирует в своей задней фокальной плоскости пространственный спектр эталонндго поля допусков, который голографически регистрируется с помощью опорного пучка, формируемого оптической системой

2 для получения голографического

Формула изобретения

5 84240 фильтра 10, Использование фазовой мас- ки 7 при записи голографического фильтра позволяет более равномерно распределить световой поток в спектральной плоскости объектива 9 и тем самым обеспечить более оптимальные условия для линейного режима регистрации голографического фильтра.

После. получения-голографического фильтра устройство используется не- 10 посредственно для контроля. При этом оптическая система формирования опор" ного и предметного световых пучков формирует лишь один предметный пу,чок, освещающий контролируемое из- 15 делие 3, которое устанавливается(или движется) на измерительной позиции.

Объектив 4 формирует пространственный спектр изделия, модулируемый оптическим фильтром 5. Объектив 6 про- 2о ектирует изображение контролируемого изделия» имеющего вид двух световых полос шириной, примыкающих с разных сторон к границе изделия, в плоскость фазовой маски 7. 25

Фазовая маска 7 при этом приводится во вращение и тем самым осуществляется разрушение пространственной когерентности светового потока во времени. 39

Расположенная далее диафрагма 8 задерживает световой поток, соответствующий изображениям границ апертур объективов. Объектив 9 формирует спектр изображения контролируемого 35, изделия. в плоскости голографического фильтра 10, где осуществляется его перемножение с записанным на гологра; фическом фильтре спектром эталонного, поля допусков. Объектив 11 в своей 4ч задней фокальной плоскости формирует световое распределение, соответствующее корреляционной функции изображения контролируемого изделия и эталонного поля допусков. 45

С помощью диафрагмы 12 и фотоприемника 13 выделяют и интегрируют световой поток в центральной области корреляционной картины. Вращение фазовой маски 7 прйводнт к изменению во времени спектра контролируемого иэде- лия в плоскости голографического фильтра 10. Усреднение сигнала с фотоприемника 13 по времени дает воэможность получить сигнал, пропорциональный корреляционнои Функции не ам"плитуд, а интенсивностей эталонного поля допусков и светового распределе-.

2 . б ния, соответствующего изображению контролируемого изделия в плоскости полевой диафрагмы 8.

При этом вид сигнала слабо зависит от смещений голографического филь тра вдоль и поперек оптической оси, что позволяет снизить ..требования к точности установки этого фильтра (до нескольких мм) и повысить виброустойчивость устройства, Что касается оптичеСкого фильтра

6, то вследствие радиальной симметрии и довольно, грубой структуры (по сравнению с голографическими фйльтрами с тонкой структурой), требования к точности его установки заметно ниже требований, предъявляемых к гологра-. фическому фильтру в известном устройстве. Годность изделия или величину отличия его от эталонного изделия определяют по величине сигнала с фотоприемника.

Как показали экспертментальные ис% следования устройство позволяет проводить допусковый контроль и расширить диапазон размеров контролируемых изделий, который ограничивается лишь величиной апертуры используемых объективов и может составить, например, 30-40 мм для объективов с апертурами

50-60 мм. При этом значительно повысится виброустойчивость устройства вследствие снижения требований к точности установки голографического фильтра (с 5 мкм в известном устройстведо единиц мм) и уменьшится влияние апертур объективов при запись голографического фильтра и непосредственно при контроле.

Кроме того, возможность сравнения контролируемого изделия с полем допусков позволяет снизить требования к точности ориентации изделия и исключить необходимость изготовления и использования дополнительных оптических фильтров (с целью увеличения чувствительности) для различных изделий

Устройство для допускового контроля размеров иэделий, содержащее оптическую систему формирования опорного и предметного световых пучков, последовательно расположенные на пути предметного светового пучка, объектив прямого преобразования Фурье, опти7 842402 8 ческий фильтр, голографический фильтр Источники информации, объектив обратного преобразования принятые во внимание при экспертизе

Фурье, диафрагму и фотоприемник, о т- 1. Мировицкий Д. И. Пичурин А. П. л и ч а ю щ е е с я тем, что, с и Шанин В. М. Автоматическое устацелью повышения виброустойчивости новление признаков расхождения у расширения диапазона контролируемых нескольких сравниваемых объектов од размеров и повышения точности конт- ного класса;Сб. "Проблемы гологра роля, оно снабжено последовательно фии." М., 1973,1вып. П, с. 236-241.

Ф I расположенными между оптическим и голографическим фильтрами, вторым объев >о 2. lndebetouw G, ТзсЬид| Т., тивом обратного преобразования Фурье, Steffen 1. Optical processing tech" фазовой маской, полевой диафрагмой nigues 1n the guality-..control of и вторым объективом прямого преоб- micromechanies."Арр1. Optic"1978 разования Фурье. ч. 17, р. 911,..Составитель Л. Лобзова

Редактор Е. Кинув Техред Т.Маточка Корректор С. Цомак

Заказ 5047 39 . Тираж 2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам;изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г„ Ужгород, ул. Проектная, 4