Исследование адаптивной волоконной измерительной головки для бесконтактного измерения отклонений размеров деталей на основе управляемой акустооптоэлектронной обратной связи Леун, Евгений Владимирович

Введение к работе

Актуальность работы. Обеспечение качества продукции является фундаментальной проблемой современной экономики,как важнейшего инструмента поддержания и укрепления конкурентоспособности продукции на мировом рынке.

В машиностроении большой вес в проблеме обеспечения качества изделии имеют измерения отклонений размеров изделий ( в ряде отраслей до 80 - 90 % ). Развитие, современных технологий ггапиностроения требует обеспечения высоких показателей точности координатных измерений, производительности (і обработки большого объема измерений,

В настоящее время для координатных измерений широко используются контактные измерительные головки ( ИГ ), . ИГ отклонения ( ИГО ),. ИГ кэсания ( ИГК ) иИГ для допускозого ' контроля ( ИГДК ). Дальнейшее развитие ИГ идет в направлении построения бесконтактных оптических ИГ,. из которых наиболее перспективные конструкции созданы на базе волоконных интерферометрических датчиков. В таких датчиках используется лазерная измерительная система ( ЛИС ), которая обеспечивает высокую разрешающую способность, и применяется волоконно-оптический преобразователь ( ВОП ),-определяющий высокую помехоустойчивость при передаче измерительной информации, компактность и механическую гибкость Однако . зти ИГ не позволят¹ определить положение неподвижного сбъектэ, а измеряют только его смещение, что ограничивает их функциональные возможности и не позволяет использовать в режимах,эквивалентных ИГО, ИГК и ИГДК.

Такім образом,, создание еолоконной ИГ, - обладающей как высокими показателями точности и быстродействия, , так я-Еироккми функциональными возможностями, является актуальной научной задачей.

Цель работа. Разработка принципов построения-адаптивней волоконной измерительной головки ( АВ'ИГ ) и на осноеє этого повышение производительности и точности контроля отклонений размеров деталей.

Методы исследований.' Работа представляет собсЯ комплекс теоретических и экспериментальных исследований. . Теоретические исследования основаны, нз таких разделах опта:""., как акустоептикз и теория оптических волноводов. Кроме этого используется аппарат высокоточной фазо- и

частотометрии, прецизионных линейішх измерений, теории автоматического регулирования..

1. Выявлена связь мезду значенкам пространственного периода ЛИС и параметрами схемы с управляемой акустоопто-злектрснноа обратной связью ( УАОС ).

2. Определена обобщенная функция измерительного преобразования ( ФШ ) ЛИС", позволяющая реализовать три ее основные разновидности: I) пилообразную, 2) пилообразную с отрицательной крутизной ( треугольную ) и 3) несимметричную с управляемой скважностью. :

3. Найдены взаимосвязи мезду параметрами измерительной схемы; общим коэффициентом преобразования контура регули -рования системы фазовой автоподстройки частоты ( ФАПЧ ), постоянной времени фильтра низких частот ( ФНЧ ) и временем задержки в акустооптическом модуляторе ( АОМ ), . исходя из устойчивой работы ЛИС в динамическом режиме..

4. Выявлена связь мезду параметрами измерительной схемы и ВОП, определяющими значение рабочего диапазона АВИГ 1 .

5. Выявлена структура суммарной погрешности АВИГ. Определен нижний предел суммарной псгреиности АВИГ, потенциально достижимый в настоящее время.

Практическая ценность

6. Разработаны принципы построеш:я АВИГ с электрически управляемой ФИЛ, соответствующей функциям ИГО, ИГК и ІЇГДК..

7. Газработаны принципы построения акустооптичэских гетеродинных' ЛИС с частотным еыходом, позволяющие реализовать три разновидности Ш1: I) пилообразную,,

2. пилообразную с отрицательной крутизной ( треугольную ), _;

3. несимметричную с управляемой скважностью,

3.- Создан экспериментальный образец акустооптической гетеродинной ЛИС с частотным выходом на основе схемы УАОС. Экспериментально получено значение пространственного периода 81 мкм при разрешающей способности 0,5 кГц/мкм. Минимальная частота сканирующих движений АВИГ при использовании разработанной ЛИС составляет до 66 отсчетов в секунду,. а максимальное время одного сканирующего движения соста -вляет 15 мс.

Вне прение полученных результатов. Результаты диссертационной работы использованы при создании лазерных компарато-

для аттестации линейных измерительных преобразователей и внедрены на ПО "Новосибирский приборостроительный ЗЗЕОД".

Апробация работы. Отдельные положения диссертационной работа докладывались и сОсухдздисъ на седьмой научно-практической конференции "Применение лазеров в науке и технике", г. Омск, 1990 г.; на научно-те::;і:піес-:о:: семинаре "Лазеры в приборостроении и машиностроении", v. Пенза, 1990 г.; на Всесоюзной нзучно-тохпи^еско". конференции "Микроэлектрснные датчики в машиностроении¹', г. Ульяновск, 1990 г.*, на заседаниях кафедры "Кнформащ!ОННО-н?::орг;тслы1.'Ъ7 техника" МГТУ "СТАККШ", . 1992, 1993 гг.

Публикации. По результата:.", выполненных исследований и разработок юле тся 5 публикаций, получено 2 авторских свидетельства СССР на изобретение и 2 положительных решения по заяЕкам на изобретения.

Структура^-и обьем работа.. Диссертация состоит из 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работа - 223 с, з тем числе 139 с. основного текста, -59 с. таблиц и рисунков, список литературы из 78 найме -новзний на 9 с, приложения на 16 с. .