Оптический компаратор (часто называемый просто компаратором в контексте) или профильный проектор — это устройство, которое применяет принципы оптики к проверке 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 цехе по обработке мелких деталей или на производственной линии для группы инспекции контроля качества .
Измерение происходит несколькими способами. Самый простой способ заключается в том, что градуировки на экране, наложенные на силуэт, позволяют зрителю производить измерение, как если бы на изображение была наложена четкая линейка. Другой способ заключается в том, что различные точки на силуэте совмещаются с сеткой в центральной точке экрана, одна за другой, путем перемещения столика, на котором находится деталь, и цифровой считыватель сообщает, насколько далеко столик переместился, чтобы достичь этих точек. Наконец, самые технологически продвинутые методы включают программное обеспечение, которое анализирует изображение и сообщает об измерениях. Первые два метода являются наиболее распространенными; третий более новый и не столь распространенный, но его принятие продолжается в цифровую эпоху.
Первый коммерческий компаратор был разработан Джеймсом Хартнессом и Расселом В. Портером . [2] Длительная работа Хартнесса в качестве председателя Национальной комиссии по резьбе США привела его к применению его знаний в области оптики (из его увлечений астрономией и телескопостроением ) к проблеме проверки резьбы . Компаратор резьбы Хартнесса 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 проверки многих видов деталей. Сегодня их можно найти во многих механических цехах. [3]
Идея смешения оптики и измерения, а также использование термина «компаратор» для метрологического оборудования существовали в других формах до работы Хартнесса; но они оставались в сферах чистой науки (например, телескопии и микроскопии ) и узкоспециализированной прикладной науки (например, сравнения эталонов измерений). Компаратор Хартнесса, предназначенный для рутинного контроля обработанных деталей, был естественным следующим шагом в эпоху, когда прикладная наука стала широко интегрироваться в промышленное производство.
Проектор профиля широко используется для штамповок сложной формы , шестеренок, кулачков, резьб и сравнения измеренной модели контура. Таким образом, проектор профиля широко используется в производстве точного оборудования, включая авиацию , аэрокосмическую промышленность , часы, электронику , приборостроение, научно-исследовательские институты и контрольно-измерительные станции на всех уровнях и т. д.
Проектор увеличивает профиль образца и отображает его на встроенном проекционном экране. [4] На этом экране обычно имеется сетка, которую можно вращать на 360 градусов, чтобы ось XY экрана можно было совместить с прямым краем обработанной детали для исследования или измерения. Этот проекционный экран отображает профиль образца и увеличивает его для удобства расчета линейных измерений.
Край исследуемого образца можно совместить с сеткой на экране. Оттуда можно выполнять простые измерения расстояний до других точек. Это делается на увеличенном профиле образца. Это может быть проще, а также уменьшить ошибки, измеряя на увеличенном проекционном экране профильного проектора.
Типичным методом освещения является диаскопическое освещение, которое представляет собой освещение сзади. Этот тип освещения также называется проходящим освещением, когда образец полупрозрачен и свет может проходить через него. Если образец непрозрачен, то свет не пройдет через него, а сформирует профиль образца.
Измерение образца можно проводить на проекционном экране. Профильный проектор может также иметь эпископическое освещение (свет, падающий сверху). Это полезно для отображения отверстий или внутренних областей, которые могут нуждаться в измерении.
Для самого простого типа проектора профиля на экране будет отображаться перевернутое изображение детали, также известное как ее зеркальное изображение.
Для облегчения измерения иногда намеренно добавляется система плюс-изображения, которая изменяет перевернутое изображение на положительное, что увеличивает стоимость из-за используемого масштаба/материала, при этом несколько снижая точность измерения.
Что касается выбора размера экрана, следует тщательно обдумать, должна ли вся деталь отображаться на экране. Если осмотр можно легко выполнить в скромном масштабе, то нет необходимости в большем экране. Производители проекторов предлагают несколько размеров экрана для удовлетворения различных потребностей.
Увеличение проекционной линзы фиксировано. Различные виды измеряемых деталей часто требуют разного увеличения. Однако обычная заводская конфигурация проектора — с одной линзой, поэтому в зависимости от потребностей можно приобрести и использовать дополнительные линзы.
Рабочий стол используется для размещения и удержания измеряемой детали. Его собственный объем, перемещение по осям X, Y и грузоподъемность имеют решающее значение. Между тем, для удобства удержания заготовки обычно добавляются прецизионный поворотный стол, держатель деталей V-образного блока и другие принадлежности. Кроме
того, 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 на рынке оцифрованы. Поэтому мы также рассмотрим соответствующие возможности обработки данных.