專利名稱:鐘表用寶石軸承自動檢測裝置的制作方法
本發(fā)明屬于長度檢測儀器，特別是小型精密零件長度檢測儀器。
目前，國內(nèi)對于鐘表用寶石軸承的檢驗一般是用人工的方法，即把用高倍投影儀放大后的寶石軸承象與高精度標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行人工比較。這種檢驗方法不僅速度慢，而且檢驗質(zhì)量也受到人為因素的影響。在國外，則主要是通過控制加工條件來控制寶石軸承的加工質(zhì)量，以保證加工出來的產(chǎn)品符合要求，而檢驗工作比較簡單，一般用分厘卡、比較儀，塞規(guī)或卡規(guī)等進(jìn)行抽樣檢查。
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種鐘表用寶石軸承自動檢測裝置，它不僅能快速地檢測寶石軸承的外形是否符合質(zhì)量要求，而且避免了人為因素的影響，實現(xiàn)檢測自動化。
本發(fā)明是以如下方式完成的寶石軸承經(jīng)送料系統(tǒng)輸送到檢測位置，通過光學(xué)成象系統(tǒng)使之在成象面上成象，光學(xué)成象系統(tǒng)主要由光源和顯微物鏡組成，在成象面上安排光電轉(zhuǎn)換器件用以采集寶石軸承的有關(guān)數(shù)據(jù)，最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并控制廢品剔除系統(tǒng)將廢品剔除。光電轉(zhuǎn)換器件可以用CCD(電荷偶合器件)面陣或者SPD(自掃描光電二極管)面陣，其優(yōu)點(diǎn)是不僅能對寶石軸承進(jìn)行檢測，而且還能對外形較為復(fù)雜的鐘表用小型零件如齒輪等進(jìn)行檢測;其缺點(diǎn)是需處理的信息量大，檢測速度慢，檢測精度也受到限制。對于寶石軸承而言，由于其外形比較規(guī)則，只要知道直徑位置的有關(guān)數(shù)據(jù)即可判別它是否合格，因此光電轉(zhuǎn)換器件可以用CCD線陣或者SPD線陣，這樣需處理的信息量就可以比用CCD面陣或者SPD面陣少R·π/4倍(R為被測零件半徑值所對應(yīng)的分辨率倍數(shù))。由于被檢測的寶石軸承有可能存在幾何形狀誤差，為了保證尺寸和幾何形狀的檢測精度，可以在寶石軸承象的縱橫兩個直徑位置安排CCD線陣或者SPD線陣，考慮到在同一成象面上安排兩組相互垂直并且交叉的線陣在技術(shù)上有一定困難，因此可以在光學(xué)成象系統(tǒng)內(nèi)增加一分光棱鏡，使寶石軸承同時在兩個面上成象，在兩個象的直徑位置分別安排一組CCD線陣或者SPD線陣，并使它們相互垂直。同理，如需要在更多方向上測量，原則上也可以辦到，只要再增加分光棱鏡使成象面數(shù)增加即可。
圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
圖2是圖1沿A-A面的剖視圖。
圖3和圖4分別是圖1中兩個成象面的向視圖。
圖5是圖2的俯視圖。
參照圖1和圖2，寶石軸承〔3〕按一定的要求排列在輸送帶〔2〕上并連續(xù)通過檢測位置，導(dǎo)槽〔11〕在此起定位作用。當(dāng)寶石軸承〔3〕被輸送到檢測位置時，通過光源〔1〕的照明，經(jīng)顯微物鏡〔4〕和分光棱鏡〔7〕使之同時在兩個成象面〔6〕和〔10〕上成象。如果寶石軸承〔3〕成象所需的光線是利用透射光線，則輸送帶〔2〕應(yīng)該用透明材料制成。參照圖3，在成象面〔10〕的中心位置安排一組垂直于寶石軸承〔3〕輸送方向的縱向測量CCD線陣〔9〕，同時在該面〔10〕上再安排一組采樣CCD線陣〔8〕，使其垂直于縱向測量CCD線陣〔9〕并且處于寶石軸承〔3〕輸送方向前端中心位置的外緣處，采樣CCD線陣〔8〕的內(nèi)部設(shè)置一個采樣CCD象元〔12〕。參照圖4，在另一成象面〔6〕的中心位置安排一組平行于寶石軸承〔3〕輸送方向的橫向測量CCD線陣〔5〕?？v向測量CCD線陣〔9〕和橫向測量CCD線陣〔5〕的長度應(yīng)大于寶石軸承象〔14〕的最大直徑。一旦象的外圓移動到采樣CCD線陣〔8〕內(nèi)部的采樣CCD象元〔12〕時，橫向測量CCD線陣〔5〕和縱向測量CCD線陣〔9〕上有關(guān)這一瞬間位置的寶石軸承〔3〕的信號被采走并輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。由于調(diào)試時已保證此時兩組測量CCD線陣〔5〕和〔9〕恰好處于寶石軸承象〔14〕的兩個相互垂直的直徑位置，因此采樣信號肯定能反映寶石軸承〔3〕的尺寸。實際上在成象面〔10〕上可以不安排采樣CCD線陣〔8〕，但此時應(yīng)在另一成象面〔6〕上的橫向測量CCD線陣〔5〕的相應(yīng)位置上設(shè)置一個采樣CCD象元〔13〕，使之起到與采樣CCD線陣〔8〕上的采樣CCD象元〔12〕相同的功能。
顯微物鏡〔4〕的放大倍率主要與寶石軸承〔3〕外徑的大小、要求檢測精度及CCD的象元數(shù)和尺寸有關(guān)。以測量外徑1mm、內(nèi)徑0.1mm的寶石軸承為例，若要求理論分辨率為1μ，則象元數(shù)應(yīng)大于1000個，若每個象元寬度為20μ，則顯微物鏡〔4〕的放大倍率應(yīng)為20。
由圖3和圖4可知外圓平均直徑
D＝ 1/2 (EF+GH)，內(nèi)孔平均直徑
d＝ 1/2 (MN+PQ)，外圓不圓度△D＝｜EF-GH|，內(nèi)孔不圓度△d＝|MN-PQ｜，偏心量e為e1或e2中的較大者，其中e1＝ 1/2 ｜EM-NF｜，e2＝ 1/2 ｜GP-QH｜。
參照圖5，寶石軸承〔3〕在導(dǎo)槽〔11〕中運(yùn)行時允許有一定間隙B，其最大允許尺寸為偏心量
的兩倍，即B＝2
，而偏心量
的大小與寶石軸承〔3〕的直徑D以及允許的測量誤差X有關(guān)，三者間的關(guān)系為X＝
2/D，因此間隙B的最大允許尺寸為B＝2D X]]>。
本發(fā)明構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)合理，由于在檢測過程中沒有人工參與，因此避免了人為因素的影響，使檢測精度和檢測效率提高，同時大大降低了檢測工作的勞動強(qiáng)度。本發(fā)明不僅能對鐘表用寶石軸承進(jìn)行檢測，而且還可對外形較為復(fù)雜的小型零件進(jìn)行檢測。適用于檢測球形、圓形、環(huán)形零件，檢測的尺寸范圍由所要求的檢測精度決定，當(dāng)檢測精度為1μ時，其檢測尺寸最大為3mm、檢測精度為5μ時，其檢測最大尺寸可達(dá)15mm。
權(quán)利要求
1.鐘表用寶石軸承檢測裝置，其由送料系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和廢品剔除系統(tǒng)構(gòu)成，本發(fā)明的特征是所說的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)有光源[1]和顯微物鏡[4]，能使寶石軸承[3]在成象面上成象，同時在成象面上有光電轉(zhuǎn)換器件用以采集數(shù)據(jù)。
2.一種按權(quán)利要求
1規(guī)定的鐘表用寶石軸承檢測裝置，其特征是所說的光電轉(zhuǎn)換器件為CCD(電荷偶合器件)面陣。
3.一種按權(quán)利要求
1規(guī)定的鐘表用寶石軸承檢測裝置，其特征是所說的光電轉(zhuǎn)換器件為CCD線陣。
4.一種按權(quán)利要求
1規(guī)定的鐘表用寶石軸承檢測裝置，其特征是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)還具有分光棱鏡〔7〕，能使寶石軸承〔3〕同時在兩個成象面〔6〕和〔10〕上成象，在一個成象面〔10〕的中心位置有一組垂直于寶石軸承〔3〕輸送方向的縱向測量CCD線陣〔9〕，在另一成象面〔6〕的中心位置有一組平行于寶石軸承〔3〕輸送方向的橫向測量CCD線陣〔5〕，并且在該線陣〔5〕內(nèi)部位于寶石軸承〔3〕輸送方向的前端處設(shè)置有一個采樣CCD象元〔13〕，縱向測量CCD線陣〔9〕和橫向測量CCD線陣〔5〕的長度大于寶石軸承象〔14〕的最大直徑。
5.一種按權(quán)利要求
1規(guī)定的鐘表用寶石軸承檢測裝置，其特征是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)還具有分光棱鏡〔7〕，能使寶石軸承〔3〕同時在兩個成象面〔6〕和〔10〕上成象，在一個成象面〔10〕的中心位置有一組垂直于寶石軸承〔3〕輸送方向的縱向測量CCD線陣〔9〕，并且在該成象面〔10〕上還有一組采樣CCD線陣〔8〕，它垂直于縱向測量CCD線陣〔9〕且處于寶石軸承〔3〕輸送方向前端中心位置的外緣處，采樣CCD線陣〔8〕的內(nèi)部設(shè)置有一個采樣CCD象元〔12〕，在另一成象面〔6〕的中心位置有一組平行于寶石軸承〔3〕輸送方向的橫向測量CCD線陣〔5〕，縱向測量CCD線陣〔9〕和橫向測量CCD線陣〔5〕的長度大于寶石軸承象〔14〕的最大直徑。
專利摘要
本發(fā)明是一種鐘表用寶石軸承自動檢測裝置，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有光源、顯微物鏡及分光棱鏡，使寶石軸承同時在兩個面上成象，在每個象面的中心位置各設(shè)置一組測量CCD線陣，兩組測量CCD線陣互相垂直，以采集寶石軸承象上兩個互相垂直方向直徑位置的數(shù)據(jù)并送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理。本發(fā)明能自動化，快速檢測寶石軸承的外形質(zhì)量，推而廣之可在小型精密零件長度檢測中應(yīng)用。
文檔編號G01B11/08GK86104719SQ86104719
公開日1988年1月27日 申請日期1986年7月10日
發(fā)明者林嚴(yán)觀 申請人:中國科學(xué)院南京天文儀器廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan