[其他]钟表用宝石轴承自动检测装置

说明书

本发明属于长度检测仪器，特别是小型精密零件长度检测仪器。

目前，国内对于钟表用宝石轴承的检验一般是用人工的方法，即把用高倍投影仪放大后的宝石轴承象与高精度标准样板进行人工比较。这种检验方法不仅速度慢，而且检验质量也受到人为因素的影响。在国外，则主要是通过控制加工条件来控制宝石轴承的加工质量，以保证加工出来的产品符合要求，而检验工作比较简单，一般用分厘卡、比较仪，塞规或卡规等进行抽样检查。

本发明的任务是要提供一种钟表用宝石轴承自动检测装置，它不仅能快速地检测宝石轴承的外形是否符合质量要求，而且避免了人为因素的影响，实现检测自动化。

本发明是以如下方式完成的：宝石轴承经送料系统输送到检测位置，通过光学成象系统使之在成象面上成象，光学成象系统主要由光源和显微物镜组成，在成象面上安排光电转换器件用以采集宝石轴承的有关数据，最后由数据处理系统对采集到的数据进行处理并控制废品剔除系统将废品剔除。光电转换器件可以用CCD（电荷偶合器件）面阵或者SPD（自扫描光电二极管）面阵，其优点是不仅能对宝石轴承进行检测，而且还能对外形较为复杂的钟表用小型零件如齿轮等进行检测;其缺点是需处理的信息量大，检测速度慢，检测精度也受到限制。对于宝石轴承而言，由于其外形比较规则，只要知道直径位置的有关数据即可判别它是否合格，因此光电转换器件可以用CCD线阵或者SPD线阵，这样需处理的信息量就可以比用CCD面阵或者SPD面阵少R·π/4倍（R为被测零件半径值所对应的分辨率倍数）。由于被检测的宝石轴承有可能存在几何形状误差，为了保证尺寸和几何形状的检测精度，可以在宝石轴承象的纵横两个直径位置安排CCD线阵或者SPD线阵，考虑到在同一成象面上安排两组相互垂直并且交叉的线阵在技术上有一定困难，因此可以在光学成象系统内增加一分光棱镜，使宝石轴承同时在两个面上成象，在两个象的直径位置分别安排一组CCD线阵或者SPD线阵，并使它们相互垂直。同理，如需要在更多方向上测量，原则上也可以办到，只要再增加分光棱镜使成象面数增加即可。

图1是本发明的原理示意图。

图2是图1沿A-A面的剖视图。

图3和图4分别是图1中两个成象面的向视图。

图5是图2的俯视图。

参照图1和图2，宝石轴承〔3〕按一定的要求排列在输送带〔2〕上并连续通过检测位置，导槽〔11〕在此起定位作用。当宝石轴承〔3〕被输送到检测位置时，通过光源〔1〕的照明，经显微物镜〔4〕和分光棱镜〔7〕使之同时在两个成象面〔6〕和〔10〕上成象。如果宝石轴承〔3〕成象所需的光线是利用透射光线，则输送带〔2〕应该用透明材料制成。参照图3，在成象面〔10〕的中心位置安排一组垂直于宝石轴承〔3〕输送方向的纵向测量CCD线阵〔9〕，同时在该面〔10〕上再安排一组采样CCD线阵〔8〕，使其垂直于纵向测量CCD线阵〔9〕并且处于宝石轴承〔3〕输送方向前端中心位置的外缘处，采样CCD线阵〔8〕的内部设置一个采样CCD象元〔12〕。参照图4，在另一成象面〔6〕的中心位置安排一组平行于宝石轴承〔3〕输送方向的横向测量CCD线阵〔5〕。纵向测量CCD线阵〔9〕和横向测量CCD线阵〔5〕的长度应大于宝石轴承象〔14〕的最大直径。一旦象的外圆移动到采样CCD线阵〔8〕内部的采样CCD象元〔12〕时，横向测量CCD线阵〔5〕和纵向测量CCD线阵〔9〕上有关这一瞬间位置的宝石轴承〔3〕的信号被采走并输入数据处理系统。由于调试时已保证此时两组测量CCD线阵〔5〕和〔9〕恰好处于宝石轴承象〔14〕的两个相互垂直的直径位置，因此采样信号肯定能反映宝石轴承〔3〕的尺寸。实际上在成象面〔10〕上可以不安排采样CCD线阵〔8〕，但此时应在另一成象面〔6〕上的横向测量CCD线阵〔5〕的相应位置上设置一个采样CCD象元〔13〕，使之起到与采样CCD线阵〔8〕上的采样CCD象元〔12〕相同的功能。

显微物镜〔4〕的放大倍率主要与宝石轴承〔3〕外径的大小、要求检测精度及CCD的象元数和尺寸有关。以测量外径1mm、内径0.1mm的宝石轴承为例，若要求理论分辨率为1μ，则象元数应大于1000个，若每个象元宽度为20μ，则显微物镜〔4〕的放大倍率应为20。