11.2.7.5 Лазерные интерферометры

Лазерные измерители перемещений предназначены для прецизионных измерений линейных, угловых перемещений, контроля прямолинейности и перпендикулярности, а также скорости перемещения контролируемого объекта. Лазерный интерферометр измеряет длину методом непосредственного отсчета путем сравнения ее с длиной волны стабилизированного по частоте лазера. Сравнение измеряемой длины осуществляется двулучевым интерферометром.

По характеру обработки информационного сигнала лазерные интерферометры делятся на амплитудные и фазовые. В амплитудных и фазовых системах сигнал измерительной информации снимается с фотоприемника, установленного в поле интерференции двух световых волн: информационной, оптическая длина пути которой определяется контролируемым перемещением, и опорной с постоянной оптической длиной пути.

В амплитудных системах частота переменной составляющей сигнала измерительной информации определяется скоростью перемещения контролируемого объекта.

11.2.7.6 Фотоэлектрические автоколлиматоры

К автоматизированным приборам следует отнести автоколлиматоры (АК) с наведением на изображение марки с помощью фотоэлектрического преобразователя. Если в поле зрения диафрагмы нет изображения марки, то в цепи фотоприемника, на который проецируется световой пучок линзой, нет измерительного сигнала. На фотоприемник падает только световой поток фоновой засветки.

11.2.7.7 КРУГЛОМЕРЫ.

Кругломеры предназначены для определения отклонений формы цилиндрической поверхности. В приборах в процессе измерений предусматриваются следующие относительные перемещения измеряемой поверхности и измерительного наконечника:

- тип I - круговое (кругломеры);

- тип II - круговое и прямолинейное параллельно оси вращения шпинделя;

- тип III – круговое и прямолинейное параллельно и перпендикулярно оси вращения шпинделя.

Принцип работы их заключается в том, что деталь и измерительный наконечник индуктивного преобразователя находятся в относительном движении по правильной окружности, создаваемом шпинделем образцового вращения. Отклонения профиля детали в радиальном направлении записывается самописцем в полярной системе координат в виде круглограммы с выбранным увеличением.

Программно-математическое обеспечение позволяет: проводить базовую среднюю окружность на круглограмме, вычислять отклонения от круглости относительно нее и прилегающей окружности; выполнять центрирование детали относительно оси вращения шпинделя; собирать и хранить массив данных, характеризующих контур детали; исключать из массива данных систематические погрешности биения шпинделя и остаточного эксцентриситета установки детали; выполнять гармонический анализ контура детали с нахождением амплитуд и фаз гармоник; регистрировать сигнал полярным самописцем с исключением некоторых гармоник и без их исключения; выполнять аттестацию точности вращения шпинделя; выполнять тест проверки некоторых характеристик прибора.

Приборы имеют фильтры, используемые при круговом перемещении, со значением верхней границы полосы пропускания не менее 150 равномерно расположенных неровностей, определяемых за 1 оборот, и фильтры с полосами пропускания, одна из которых имеет верхнюю, другая – нижнюю границу, определяемую 15 неровностями.

Приборы изготавливают с регулируемым измерительным усилием.

Наибольшее распространение получили сферические и тороидальные наконечники. В РФ приняты сферические наконечники радиусами 0,5, 1 и 2,5 мм.

Наконечники обычно изготовляют из закаленной инструментальной стали. Повысить износостойкость можно применением твердого сплава, сапфира или алмаза.

Наиболее простым методом контроля точности вращения шпинделя является проверка с помощью образцовой меры круглости. Образцовой деталью может служить стеклянная полусфера, аттестованная интерференционным методом.

Рис. 12. Калибр круглости

11.2.7.8 СРЕДСТВА УПРАВЛЯЮЩЕГО И АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ.

Основная область применения управляющего контроля - финишная абразивная обработка деталей, главным образом, шлифование и хонингование и значительно реже расточные и токарные работы.

В зависимости от стадии обработки заготовок выделяют следующие группы приборов управляющего и активного контроля (ПАК): ПАК "до обработки", ПАК "в процессе" обработки, ПАК "после обработки", ПАК "в цикле", комбинированные устройства.

ПАК «до обработки» относятся к блокирующим защитным устройствам.

ПАК «в процессе» измеряют размер обрабатываемой заготовки непосредственно в процессе обработки и ее окончания при достижении заданного размера.

ПАК «после обработки» (подналадчики) измеряют размер уже обработанных деталей вне зоны обработки.

ПАК «в цикле» используют на обрабатывающих центрах, станках с ЧПУ, где осуществляется несколько технологических операций.

Контрольные автоматы (КА) предназначены для окончательного контроля и рассортировки деталей на размерные группы для последующей селективной сборки.

В КА можно выделить следующие конструктивные узлы: измерительную станцию; накопитель; загрузочные, транспортирующие и сортирующие устройства; блок обработки информации.

КА относят к нестандартизованным средствам измерений. Существуют типовые методики, применяемые при испытаниях КА.

Предложено нормировать следующие МХ: среднее квадратическое отклонение (СКО) погрешности срабатывания , систематическую погрешность настройки _н, СКО погрешности настройки _н, предельное смещение настройки в течение заданного времени _пр.

При этом предельная погрешность автомата ограничивается пределом допускаемой погрешности _изм.

Существуют несколько методов определения s. Наиболее простой из них метод размахов.

Предельное смещение настройки _пр определяют через регламентированные промежутки времени.

В методиках поверки КА, находящихся в эксплуатации, нередко нормируют погрешность контроля _к, которая может определяться несколькими способами. В частности, при методе маркированных деталей отбирают партию деталей до 50 шт., размеры которых распределены примерно равномерно по всему полю допуска. Все детали маркируются и аттестуются.

11.2.7.9 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ РОБОТЫ (ИР).

Различают несколько направлений в развитии ИР: применение универсальных промышленных роботов, оснащенных измерительной головкой (ИГ), и разработка специальных ИР антропоморфической конструкции.

В зависимости от характера метрологической задачи применяют разные типы систем управления: позиционное, контурное, синхронно-позиционное.

При позиционном управлении конец манипулятора проходит через заданные точки в пространстве, а отдельные степени подвижности работают одновременно, но не координировано.

Контурное управление обеспечивает движение конца манипулятора вдоль заданной траектории в пространстве с заданной скоростью.

При синхронно-позиционном управлении скорости отдельных ступеней подвижности задаются таким образом, чтобы каждая из них достигала заданного положения в определенное для нее время.

Совокупность датчиков, с помощью которых проводятся измерения, оценка параметров окружающей среды и положения рабочих органов ПР, составляет сенсорную систему. Перспективными ИГ для ИР являются оптические и оптикоэлектронные головки. С помощью ИР реализуют два метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.