190755. lajstromszámú szabadalom • Berendezés tárgyak méretének lézersugárral való mérésére
3 190755 4 A találmány tárgya berendezés tárgyak méretének lézersugárral való mérésére, amely berendezésben lézersugárforrás pásztázó sugáreltérítón, előnyösen forgatható poligontükrőn keresztül van mérendő tárggyal és a mérendő tárgy mögött elrendezett érzékelőkkel optikai kapcsolatban. Mint ismeretes, a gépipari technológiák gyors fejlődése miatt egyre nagyobbak a követelmények különféle tárgyak alak- és méretjellemzöinek lehetőleg érintésmentes mérésére. Ezen belül a lézerek megjelenése óta az optikai módszerek fejlődnek. A legkedvezőbb eredményeket jelenleg a pásztázd lézersugaras módszerek szolgáltatják, melyeknél a méret meghatározása céljából a képmezőt annak síkjára merőleges nyalábbal pásztázzák végig és a tárgy mögött elhelyezett fényérzékelővel azt érzékelik, hogy a mérendő tárgy a nyalábot eltakarja-e. Mivel a pásztázási irányban meglehetősen nagy a felbontóképességre vonatkozó követelmény, ezért a mérés Borán a letapogató nyaláb helyzetét legalább a felbontóképességnek megfelelő pontossággal mindenkor ismerni kell. A pozíció meghatározására több ismert megoldás van. Az egyik ismert megoldás szerint a nyalábeltérítő vezérlő jeleiből következtetnek a letapogató nyaláb helyzetére. A nyalábeltérítő működési pontatlanságai és nemlinearitásai miatt azonban ez a módszer csak kis felbontóképességet tesz lehetővé. A nagyobb felbontóképességet biztosító ismert megoldások között alapgondolata az, hogy a letapogató nyaláb energiáját részlegesen áteresztő tükör segítségével kétfelé csatolják és így két olyan nyalábot kapnak, melyek térbeli mozgása egymás tükörképe. Ezek közül az egyik nyalábot a mérendő tárgy letapogatására használják, míg a másik un. referencia nyaláb mindenkori helyzetét fényérzékelők segítségével figyelik. Az érzékelés kiértékelése helyzet ill. kitakarás! időtartam mérésével történik. Bármilyen módszerrel történik íb a pozíció meghatározása, a lézeres pásztázó eljárások közös jellemzője, hogy ha a sugáreltérltés és a mérendő tárgy között nincs semmilyen optikai elem, akkor a mérési eredmény függ a tárgy és a sugáreltéritő távolságától. Ily módon a munkadarab pásztázás irányára merőleges elmozdulása hibás méretmeghatározáshoz vezet. A fenti elvi korlát kiküszöbölésére ismeretesek olyan eljárások, amelyeknél a sugáreltérítő és a mérendő tárgy közé egy objektívat helyeznek, amely után a pásztázó sugárnyaláb a pásztázás során önmagával párhuzamosan tolódik el. Ennél a megoldásnál az objektív nagysága meghatározza a mérési tartományt és általában csak kis mérendő tárgyaknál alkalmazható. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ha a pásztázó lézersugár mozgásának idófúggvényét pontosan ismerjük és a tárgy méretének meghatározásához a sugár eltűnése ás megjelenése közti időtartamot kívánjuk mérni, akkor párhuzamostól eltérő sugárnyalábokkal is megállapítható a mérendő tárgy mérete, ha a lézersugárnyalábot a mérendő tárgy kontúrjára fókuszáljuk. Ha ezen kívül a mérendő tárgy hőmérsékletét is érzékeljük, akkor a hómérsékletérzékelö jelével a hőmérsékleti korrekciók is elvégezhetők. A találmány szerinti berendezésnek az a lényege, hogy a lézersugárforrás és a pásztázó Bugáreltéritő, előnyösen forgatható poligontükőr között a mérendő tárgy kontúrjára fókuszáló optikai rendszer van elrendezve. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével ismertetjük, az 1. ábrán a találmány egy kiviteli példája szerinti berendezésnek vázlatét szemléltetjük, a 2. ábrán a találmány egy másik kiviteli példájának vázlatát mutatjuk be. Az 1. ábra szerinti 1 lézersugárforrás 2 fókuszáló optikai rendszeren keresztül pásztázó sugáreltéritővel, előnyösen forgatható poligontükörrel van optikai kapcsolatban. A 2 fókuszáló optikai rendszer a 3 forgatható poligontükör után is lehel elhelyezve. A 3 forgatható poligontükör 4 mérendő tárggyal van optikai kapcsolatban. A 3 forgatható poligontükör és a 4 mérendő tárgy között a lézersugárnyaláb önmagával párhuzamos eltolására vagy párhuzamosítására alkalmas 5 tükörrendszer van. Az 5 tükörrendszerben az 1. ábra szerinti példában 5i prízmatikus nyalábterelő és két 5i,53 siktükör van kővetkezőképpen elhelyezve. Az 5i prízmatikus nyalábterelő élével a 3 forgatható poligontükör felé irányul és úgy van elhelyezve, hogy a 3 forgatható poligontükőrről érkező lézersugárnyaláb, az 5i prízmatikus nyalábterelő éle valamint a 4 mérendő tárgy lézersugárnyaláb pásztázási síkjába eső metszetének középpontja egy egyenesbe, a berendezés metszetének un. 6 szimmetriatengelyébe essen. A 4 mérendő tárgy metszetének említett középpontján átmenő merőleges BÍkot nevezzük 7 mérősiknak. A két 5j,5j siktükör az 5t prízmatikus nyalábterelő két oldalán van elrendezve oly módon, hogy mindegyik 5i,5j siktükör az 5i prízmatikus nyaláb terelőnek a 3 forgatható poligontükör felé néző elébe összefutó két oldala közül a saját oldalán levő oldalával párhuzamos. A két 52,53 síktükör előnyösen szimmetrikusan helyezkedik el az 5i prizmatikus nyalábterelő két oldalán és az egymáshoz képesti távolságuk - a szimmetria megtartása mellett - változtatható. A 4 mérendő tárgy mögött két 8,9 sugárnyaláb érzékelő van elrendezve, amelyek közül az egyik 8 sugárnyaláb érzékelő a iézersugérnyaláb eltűnését érzékelő 8 sugárnyaláb érzékelő, míg a másik 9 sugárnyaláb érzékelő a lézersugárnyaláb megjelenését érzékelő 9 sugárnyaláb érzékelő. A 8,9 augát— 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
