УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ПОЛОЖЕНИЯ ОСИ ВРАЩЕНИЯ ДЕТАЛИ В СЕЧЕНИИ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОМ ОСИ ВРАЩЕНИЯ

Устройство для измерения нестабильности положения оси вращения детали
в  сечении перпендикулярном оси вращения (ПМ)
Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и предлагается для определения координат положения мгновенного центра поворота детали.
Известно устройство для измерения точности профиля поперечного сечения детали типа тел вращения, содержащее основание, поворотный стол с механизмами подъема и перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, подпружиненный шток, две светопропускающие марки, установленные на торце детали, каждая из которых имеет отверстие, и две проекционные оптические системы с общей координатной сеткой. (Авторское свидетельство СССР по заявке №1454655/25-28 от 09.07.1970, принятое в качестве прототипа).
Недостатками известного устройства является низкая точность определения координат положения изображения марок на экране.
Задачей заявляемого изобретения является повышение точности измерения нестабильности положения оси вращения детали.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения нестабильности положения оси вращения детали в сечении перпендикулярном оси вращения состоит из жестко закрепленного на контролируемой детали элемента с отверстиями в которых установлены два источника света и светопропускающие марки, каждая из которых выполнена в виде шайбы с отверстиями. При вращении элемента свет проходит через светопропускающие марки и формирующую оптическую систему и проецируется на светоприемное устройство, расположенное вне  контролируемой детали. Светоприемное устройство состоит из фоточувствительного экрана в виде многоэлементной матрицы, которая связана с микропроцессором и графопостроителем.
Устройство для измерения нестабильности положения оси вращения детали в сечении перпендикулярном оси вращения поясняется чертежами.
На Фиг. 1 показано устройство для измерения нестабильности положения оси вращения детали в сечении перпендикулярном оси вращения.
На Фиг. 2 изображен разрез А-А жестко закрепленного элемента.
На Фиг. 3 изображена светопропускающая марка.
Устройство для измерения нестабильности положения оси вращения детали в сечении перпендикулярном оси вращения состоит из жестко закрепленного на контролируемой детали (1) элемента (2), включающего в себя два источников света (3) и две светопропускающие марки (4), каждая из которых выполнена в виде шайбы с отверстиями. Свет от источников проникает через светопропускающие марки (4) и формирующую оптическую системы (5) проецируется на светоприемное устройство (6), состоящее из фоточувствительного экрана (7) в виде многоэлементной матрицы фотоприемников (8), микропроцессора (9) и графопостроителя (10). Матрица (8) связана с микропроцессором (9) для расчета координат положения мгновенного центра поворота контролируемой детали (1), снабженное устройством (10) для графического изображения траектории движения мгновенного центра поворота детали за один ее оборот. Две марки (4) могут устанавливаться в отверстиях элемента в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали (1), под различными углами между собой в пределах от 30 до 180 градусов.
Устройство работает следующим образом.
На контролируемую деталь (1) при помощи, например, трехкулачкового патрона, жестко крепится элемент (2) с установленными в отверстиях двух светопропускающих марок (4). Во время вращения детали от источников света (3) лучи проходят через две марки (4), каждая из которых выполнена в виде шайбы с отверстиями, расположенных под углом между 30-180 градусов, и попадают через формирующую оптическую систему (5) на фотоприемное устройство (6), расположенное вне контролируемой детали, и состоящее из фоточувствительного многоэлементного экрана (7), представляющего собой многоэлементную матрицу (8). Светлые области марок преобразуются в дискретный видеосигнал и через интерфейс передаются в микропроцессорное устройство (9), в котором с помощью цифровой обработки определяется центр отверстий с точностью доли пикселя фоточувствительного экрана. При вращении детали (1) микропроцессор определяет множество центров марок, где положение мгновенного центра поворота определяется при каждом повороте детали как точка пересечения двух перпендикуляров, проведенных из середин каждого из двух положений отрезка, образованного световыми пятнами обеих марок, в результате чего строится траектория движения мгновенного центра поворота за оборот детали (1) с помощью графопостроителя (10).
Повышение точности измерения положения центра вращения детали обосновывается следующим образом.
Во-первых, в отличие от существующих измерительных устройств, когда измеряется не положение центра вращения детали, а радиальное биение, в нашем случае измеряются координаты двух точек, принадлежащих поперечному сечению контролируемой детали и посредством расчета определяются координаты мгновенного центра поворота.
В этом случае при измерении исключаются погрешности обусловленные отклонением контролируемой поверхности детали и ее эксцентриситет как это имеет место при измерении радиального биения.
Во-вторых, при измерении двух «точек» контролируемой детали, которые материализуются в виде световых пятен, измеряются координаты их энергетических центров.
В свою очередь, точность измерения положения энергетических центров у световых пятен зависит от количества отверстий в шайбе. Погрешность определения положения энергетического центра уменьшается пропорционально корню квадратному от числа светопропускающих отверстий в шайбе.
Например, при одном отверстии в шайбе погрешность координат энергетического центра будет равна
Δx, Δy = 0,25 мкм,
а при 25 отверстиях в шайбе:
Δx, Δy = 0,05 мкм.
Что касается рекомендуемого угла между шайбами, то оно упрощает расчеты координат энергетического центра.