УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ Российский патент 2005 года по МПК G01B11/02 G01B21/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения размеров объекта и его участков.

Известно устройство определения линейных размеров, изложенное в патенте №2030709, 1995 г., авторы Часовской А.А., Янина Т.Д. Оно может измерять размеры объекта и его участков. В нем используются узлы, осуществляющие функции непрерывного лазерного приемопередатчика, луч от которого отражается от облучателя, представляющего из себя повернутое отражательное зеркало, которое расположено на подвижной платформе, двигающейся с помощью привода вдоль измеряемого объекта. В процессе движения платформы происходит облучение измеряемого объекта. Скорость движения платформы задается блоком управления приводом в зависимости от величины напряжения, поступающего на вход привода. Отраженная световая энергия, отразившись от облучателя, вновь поступает в непрерывный лазерный приемопередатчик, где преобразуется в электрические сигналы, поступающие в амплитудный селектор. Последний фиксирует изменение амплитуды сигнала в моменты начала и конца облучения объектов или отдельных его частей. Анализатор выдает сигнал, длительность которого зависит от величины линейного размера объекта. В него также входят узлы, осуществляющие с помощью датчика линейных меток функции блока счета количество меток в процессе облучения объекта и его участков. Длительность сигналов, подсчитываемая с помощью блока счета количества меток, характеризующая размер объекта и его участков, поступает в индикатор, который сбрасывается с помощью панели сброса. Однако на точность измерения влияет погрешность установки объекта.

Известно устройство измерения линейных размеров, изложенное в патенте №2209390. В нем используются те же узлы, что и в вышеупомянутом аналоге, но в менее громоздком исполнении. Однако на точность измерения влияет погрешность установки объекта.

С помощью предлагаемого устройства исключается влияние погрешности установки объекта на точность измерения. Достигается это введением дополнительного счетчика, двух вычитателей, двух дешифраторов и элемента И-ИЛИ, при этом выход амплитудного селектора через дополнительный счетчик соединен с входами первого и второго постоянных запоминающих устройств, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго вычитателей, имеющих вторые входы и выходы, соответственно соединенные с выходом блока счета количества меток, и с первыми входами первого и второго дешифраторов, имеющих выходы, соответственно соединенные с первым и вторым входами элемента И-ИЛИ, третий вход и выход которого соответственно соединены с вышеупомянутым выходом блока счета количества меток, и первым входом индикатора.

На чертеже приняты следующие обозначения:

1 - амплитудный селектор;

2 - анализатор;

3 - блок счета количества меток;

4 - постоянное запоминающее устройство;

5 - вычитатель;

6 - дешифратор;

7 - дополнительный счетчик;

8 - датчик линейных меток;

9 - постоянное запоминающее устройство;

10 - вычитатель;

11 - дешифратор;

12 - блок управления приводом;

13 - привод;

14 - подвижная платформа;

15 - облучатель;

16 - непрерывный лазерный приемопередатчик;

17 - элемент И-ИЛИ;

18 - индикатор;

19 - панель сброса.

При этом выход амплитудного селектора 1 соединен через дополнительный счетчик 7 с входами постоянных запоминающих устройств 4 и 9, выходы которых соединены с первыми входами вычитателей 5 и 10, имеющих вторые входы и выходы, соответственно соединенные с выходом блока счета количества меток 3 и с первыми входами дешифраторов 6 и 11, имеющих выходы, соответственно соединенные с первым и вторым входами элемента И-ИЛИ 17, выход которого соединен с первым входом индикатора 18, второй вход которого соединен с выходом панели сброса 19, а третий вход элемента И-ИЛИ 17 соединен с выходом блока счета количества меток 3, третий вход которого соединен через анализатор 2 с вышеупомянутым входом счетчика 7, соединенным также со вторым входом этого блока счета количества меток 3, имеющего третий вход, соединенный с выходом датчика линейных меток 8, жестко связанного с приводом 13, вход которого соединен с выходом блока управления приводом 12 и который жестко связан с подвижной платформой 14, жестко связанной с облучателем 15, имеющим оптический вход и оптический выход, соответственно связанные с оптическим выходом и оптическим входом непрерывного лазерного приемопередатчика 16, выход которого соединен с входом амплитудного селектора 1.

Устройство работает следующим образом.

Луч от непрерывного лазерного приемопередатчика 16 отражается от облучателя 15, представляющего из себя повернутое отражательное зеркало, которое расположено на подвижной платформе 14, движущейся с помощью привода 13 вдоль измеряемого объекта. Непрерывный лазерный приемопередатчик состоит из узлов, обеспечивающих его исполнение и представленных в вышеупомянутом главном аналоге. В процессе движения платформы осуществляется облучение объекта. Скорость движения платформы задается блоком управления приводом 12 в зависимости от величины напряжения, поступающего на вход привода с этого блока. Отраженная от объекта световая энергия вновь поступает на облучатель 15 и, отражаясь от него, далее поступает в непрерывный лазерный приемопередатчик 16, где преобразуется в электрические сигналы. Амплитуда этих сигналов зависит от отражательной способности объекта. С выхода непрерывного лазерного приемопередатчика сигнал поступает в амплитудный селектор 1, который в моменты увеличения или уменьшения амплитуды сигнала, поступающего на его вход, выдает сигналы, что имеет место в моменты начала и конца облучения объекта или отдельных его участков. В зависимости от конфигурации объекта перед началом измерения производится калибровка амплитудного селектора, в результате которой не учитываются, например, отражения от торцов объекта или его участков, появляющиеся из-за погрешности их установки. При этом амплитуда сигнала, отраженного от этих торцов, будет меньше амплитуды сигнала, отраженного от передней поверхности, что и фиксирует амплитудный селектор, выделяя сигнал только от передней поверхности. Анализатор 2 выдает сигнал, длительность которого зависит от величины линейного размера измеряемого объекта и от скорости движения подвижной платформы 14. Этот сигнал поступает в блок счета количества меток 3, на другой вход которого также поступают следующие друг за другом импульсы с датчика угловых меток 8, жестко связанного с приводом 3.

Пример исполнения датчика линейных меток, аналогичного датчику азимутальных меток, представлен, например, в патенте автора №2186406. Частота следования этих меток зависит от скорости движения платформы 14 с облучателем 15 и может составлять, например, 100 мГц. Блок счета количества меток 3 считает количество меток и устанавливается в исходное состояние импульсом с амплитудного селектора 1 после окончания обучения объекта или его участка. Исполнение блока счета количества меток 3 представлено в вышеупомянутом главном аналоге, где отмечены узлы, обеспечивающие его функциональное исполнение. Информация о линейных размерах с выхода блока счета количества меток 3 уточняется в связи с возможной погрешностью горизонтальной и вертикальной установки объекта. Осуществляется это следующим образом. Счетчик 7 считает количество сигналов с выхода амплитудного селектора 1. Информация с выхода счетчика 7, характеризующая номер измеряемого участка объекта, поступает в постоянные запоминающие устройства 4 и 9, где для каждого номера участка в запоминающем устройстве 4 зашивается максимальный допустимый линейный размер, а в запоминающем устройстве 9 - минимально допустимый линейный размер. Они определяются при измерении размеров "а" первого контрольного объекта контактными средствами. Далее измеряется размер этого же объекта бесконтактным методом. При этом выход блока счета количества меток временно подключается к индикатору 18, где отображается измеренное значение "а_I", после чего индикатор устанавливается в исходное состояние с помощью панели сброса 19. Значение а_I отличается от значения "а" в связи с погрешностью установки измеряемого объекта. Далее по известным значениям максимального и минимального размеров объекта "а" макс и "а" мин определяются максимальные и минимальные размеры а_I макс и а_I мин при бесконтактном измерении.

На основании соотношения сторон подобных треугольников по формулам

которые и зашиваются для соответствующих участков в ПЗУ 4 и в ПЗУ 9. После калибровки бесконтактным методом измеряются остальные объекты данной серии, которые устанавливаются в том же положении, что и первый объект. При этом для каждой серии объектов используются соответствующие постоянные запоминающие устройства. Считанная информация с выходов постоянных запоминающих устройств 4 и 9 поступает соответственно на первые входы вычитателей 5 и 10, вторые входы которых соединены с вышеупомянутым выходом блока счета количества меток 3, а выходы вычитателей 5 и 10 соответственно соединены с входами дешифраторов 6 и 11, которые выдают сигналы, если разности, определяемые в этих вычитателях, не превышают допустимых величин а_I макс - а_I (3) и а_I - а_I мин (4). Перед измерением новой серии объектов дешифраторы необходимо перестраивать в соответствии с новыми допусками. Выходы дешифраторов 6 и 11 соответственно соединены с первым и вторым входами элемента И-ИЛИ 17, а на третий его вход поступает значение, характеризующее длительность объекта или его участков с блока счета количества меток 3, которое при наличии сигнала с дешифратора 6 или 11 проходит через элемент И-ИЛИ 17 на вход индикатора 18, где последовательно отображаются линейные размеры всех участков объекта и самого объекта. Если какие-либо размеры не в допуске, то они не отображаются. После окончания измерения с помощью панели сброса 19 стирается информация на индикаторе.

Предлагаемое устройство может быть использовано для измерения в том числе и серий объектов, имеющих сложную конфигурацию.

Устройство может быть использовано в ОТК, а также и в других областях. При этом увеличивается точность измерения, не зависящая от погрешности установки объектов относительно лазерного луча.

Устройство измерения линейных размеров исключает влияние погрешности установки объекта на точность измерения благодаря введению дополнительного счетчика, двух вычитателей, двух дешифраторов и элемента И-ИЛИ, при этом выход амплитудного селектора через дополнительный счетчик соединен с входами первого и второго постоянных запоминающих устройств, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго вычитателей, имеющих вторые входы и выходы, соответственно соединенные с выходом блока счета количества меток, и с первыми входами первого и второго дешифраторов, имеющих выходы, соответственно соединенные с первым и вторым входами элемента И-ИЛИ, третий вход и выход которого соответственно соединены с вышеупомянутым выходом блока счета количества меток, и первым входом индикатора. Технический результат - исключение влияния погрешности установки объекта на точность измерения. 1 ил.

Устройство измерения линейных размеров, состоящее из амплитудного селектора, анализатора, блока счета количества меток, датчика линейных меток, привода, блока управления приводом, подвижной платформы, облучателя, непрерывного лазерного приемопередатчика, индикатора и панели сброса, где первый вход блока счета количества меток соединен через анализатор с выходом амплитудного селектора и с вторым входом этого блока счета количества моток, имеющего третий вход, соединенный с выходом датчика линейных меток, вход которого соединен с выходом блока управления приводом и который жестко связан с подвижной платформой, жестко связанной с облучателем, имеющим оптический вход и оптический выход, соответственно связанные с оптическим выходом и оптическим входом непрерывного лазерного приемопередатчика, выход которого соединен с входом амплитудного селектора, отличающийся тем, что вводится дополнительный счетчик, два вычитателя, два дешифратора и элемент И-ИЛИ, при этом выход амплитудного селектора через дополнительный счетчик соединен с входами первого и второго постоянных запоминающих устройств, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго вычитателей, имеющих вторые входы и выходы, соответственно соединенные с выходом блока счета количества меток, и с первыми входами первого и второго дешифраторов, имеющих выходы соответственно соединенные с первым и вторым входами элемента И-ИЛИ, третий вход и выход которого соответственно соединены с вышеупомянутым выходом блока счета количества меток и первым входом индикатора.