Оптический компаратор

Патентные чертежи оптического компаратора с винтовой резьбой Hartness (нумерация удалена для ясности). ^[1]

Оптический компаратор часто называемый просто компаратором ( в контексте ) или профильный проектор — это устройство, которое применяет принципы оптики для проверки изготовленных деталей. В компараторе увеличенный силуэт детали проецируется на экран, а размеры и геометрия детали измеряются в соответствии с заданными пределами . Это полезный предмет в механическом цехе мелких деталей или на производственной линии для группы контроля качества .

Измерение происходит любым из нескольких способов. Самый простой способ заключается в том, что градуировка на экране, накладываясь на силуэт, позволяет зрителю произвести измерение, как если бы поверх изображения была наложена четкая линейка. Другой способ заключается в том, что различные точки силуэта выравниваются с помощью сетки в центральной точке экрана, одна за другой, путем перемещения предметного столика, на котором находится деталь, и цифровое считывание сообщает, насколько далеко продвинулся предметный столик, чтобы достичь этих точек. точки. Наконец, наиболее технологически продвинутые методы включают программное обеспечение, которое анализирует изображение и сообщает об измерениях. Первые два метода являются наиболее распространенными; третий — новее и не так широко распространен, но его внедрение продолжается в цифровую эпоху.

История

Первый коммерческий компаратор был разработан Джеймсом Хартнессом и Расселом У. Портером . ^[2] Длительная работа Хартнесса в качестве председателя Национальной комиссии США по резьбе побудила его применить свое знание оптики (начиная с его увлечений астрономией и строительством телескопов ) к проблеме проверки резьбы винтов . Компаратор резьбы Hartness в течение многих лет был прибыльным продуктом для компании Jones and Lamson Machine Company, президентом которой он был.

В последующие десятилетия оптические компараторы производились многими компаниями и применялись для контроля многих видов деталей. Сегодня их можно найти во многих механических мастерских. ^[3]

Идея совмещения оптики и измерений, а также использование термина «компаратор» для обозначения метрологического оборудования существовали в других формах до работы Хартнесса; но они остались в сфере чистой науки (например, телескопии и микроскопии ) и узкоспециализированной прикладной науки (например, сравнения эталонов). Компаратор Хартнесса, предназначенный для повседневного контроля обработанных деталей, стал естественным следующим шагом в эпоху, когда прикладная наука стала широко интегрироваться в промышленное производство.

Использование

Профильный проектор широко применяется для штамповок сложной формы , шестерен, кулачков, резьб и сравнения измеренной контурной модели. Таким образом, профильный проектор широко используется в производстве точного машиностроения, включая авиацию , аэрокосмическую промышленность , часы, электронику , приборостроение , научно-исследовательские институты и измерительные станции обнаружения на всех уровнях и т. д.

Принцип работы

Проектор увеличивает профиль образца и отображает его на встроенном проекционном экране. ^[4] На этом экране обычно имеется сетка, которую можно поворачивать на 360 градусов, чтобы ось XY экрана можно было совместить с прямым краем обрабатываемой детали для проверки или измерения. Этот проекционный экран отображает профиль образца и увеличивается для облегчения расчета линейных измерений.
Край исследуемого образца может совпадать с сеткой на экране. Отсюда можно выполнить простые измерения расстояний до других точек. Это делается на увеличенном профиле образца. Это может быть проще, а также уменьшить количество ошибок, если проводить измерения на увеличенном проекционном экране профильного проектора.
Типичным методом освещения является диаскопическое освещение, то есть освещение сзади. Этот тип освещения также называют проходящим освещением, когда образец полупрозрачен и свет может проходить через него. Если образец непрозрачен, то свет не будет проходить через него, а будет формировать профиль образца.
Измерение образца можно проводить на проекционном экране. Профильный проектор может иметь и эпископическую подсветку (свет, падающий сверху). Это полезно для отображения отверстий или внутренних областей, которые, возможно, потребуется измерить.

Функции

Методы проецирования

Вертикальный проектор: основная ось параллельна плоскости экрана. Они наиболее распространены и подходят для плоских деталей или заготовок меньшего размера.
Горизонтальный проектор: основная ось перпендикулярна плоскости проекционного экрана. Таким образом, экраны изготавливаются в основном в средних и больших вариантах, обычно подходящих для проверки деталей вала или тяжелых заготовок с большими профилями, хотя наличие горизонтального стола внизу без отверстия для пропускания света может быть удобно для небольших станков с силуэтным расположением освещения.

Позитивные или перевернутые изображения

Для простейшего типа профильного проектора на экране будет отображаться перевернутое изображение детали, также известное как ее зеркальное изображение.
Для облегчения измерения иногда намеренно добавляют систему плюсового изображения, меняющую перевернутое изображение на положительное, что увеличивает стоимость из-за используемого масштаба/материала, но несколько снижает точность его измерения.

Размер экрана

Что касается выбора размера экрана, следует тщательно продумать, должна ли вся часть изображения отображаться на экране. Если проверку можно легко провести в скромном масштабе, нет необходимости в большом экране. Производители проекторов предлагают экраны разных размеров для удовлетворения различных потребностей.

Увеличение

Увеличение проекционного объектива фиксировано. Различные виды измеряемых деталей часто требуют разного увеличения. Однако обычная заводская конфигурация проектора предполагает один объектив, поэтому в зависимости от потребностей можно приобрести и использовать дополнительные объективы.

Рабочий стол и аксессуары

Рабочий стол используется для размещения и удержания измеряемой детали. Его собственный объем, ход по осям X, Y и грузоподъемность имеют решающее значение. Между тем, для удобства удержания заготовки обычно добавляются прецизионный поворотный стол, держатель детали V-образного блока и другие аксессуары.
Также проектор должен иметь гибкий и стабильный механизм фокусировки и большое рабочее расстояние (верхняя поверхность заготовки относительно шага линзы). Пользователь выбирает соответствующие режимы обработки данных: все без исключения современные оптические измерительные проекторы, представленные на рынке, оцифрованы. Поэтому мы также рассмотрим соответствующие возможности обработки данных.

См. также

Теньграф

Ссылки

^ Хартнесс, Джеймс; Портер, Рассел (1929). «Патент США 1703933: Оптический компаратор» . Патентное ведомство США.
^ Роу 1937 , стр. 43–45.
^ Смит, Кеннеди (2002). «Проливаем свет на оптические компараторы: насколько лучше может стать система этого типа?» . Дайджест качества: QCI International . Проверено 12 мая 2008 г.
^ Люнг, Сонни. «Что такое профильный проектор» . Измерительная машина и профильный проектор . Проверено 8 декабря 2016 г.

Библиография

Роу, Джозеф Уикхэм (1937), Джеймс Хартнесс: представитель эпохи машин в ее лучших проявлениях , Нью-Йорк: Американское общество инженеров-механиков , LCCN 37016470 , OCLC 3456642 . ссылка от HathiTrust .

[Patent-1] Хартнесс, Джеймс; Портер, Рассел (1929). «Патент США 1703933: Оптический компаратор» . Патентное ведомство США.

[2] Роу 1937 , стр. 43–45.

[3] Смит, Кеннеди (2002). «Проливаем свет на оптические компараторы: насколько лучше может стать система этого типа?» . Дайджест качества: QCI International . Проверено 12 мая 2008 г.

[4] Люнг, Сонни. «Что такое профильный проектор» . Измерительная машина и профильный проектор . Проверено 8 декабря 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]