УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ Российский патент 2005 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях линейных размеров в машиностроении, в частности, для технологического и окончательного контроля деталей по геометрическим параметрам со статистической обработкой измерительной информации.

Известно устройство по А.С. №1019222, содержащее первичный преобразователь линейных размеров, аналого-цифровой преобразователь и блок вычислений. Устройство позволяет выполнять размерный контроль деталей со статистической обработкой результатов измерения контролируемой выборки деталей. Устройство позволяет рассчитывать среднее арифметическое значение выборки деталей, размер которой и периодичность отбора задаются оператором перед началом работы.

Недостатком устройства является его ограниченные функциональные возможности, обусловленные соответствующим уровнем и возможностями применяемой схемотехники.

В последнее время ведущими производителями систем размерного контроля деталей («Marposs» и «METREL» Италия, «Etamic Movomatic» Швейцария, «Solex» Франция и другие) разработаны и поставляются системы послеоперационного контроля размеров деталей со статистической обработкой результатов на основе использования современных микроЭВМ.

Приборы такой конструкции позволяют организовать контроль качества обработанных деталей по размерным параметрам непосредственно на рабочем месте оператора станка по выборке деталей определенного размера. При этом оператору станка в режиме реального времени сообщаются статистические оценки выборки (размах R и среднее значение Хср), которые сопоставляются с границами статистического регулирования. Кроме того, указанные приборы имеют встроенный интерфейс, позволяющий организовать передачу в локальную сеть измерительной информации для ПЭВМ верхнего уровня, где выполняется дополнительная статистическая обработка всего массива информации за любой промежуток времени. На этой основе осуществляется построение карты статистического контроля, гистограммы, расчет коэффициентов воспроизводимости Ср и Срк, прогнозируется процент брака, определяются корреляционные характеристики и т.д.

Компьютер позволяет выявлять и исследовать действие обычных и особых причин, нарушающих закономерное течение технологического процесса, и передавать по локальной сети сигнал о необходимости соответствующего управляющего воздействия.

В качестве примера описываемых систем размерного контроля со статистической обработкой информации можно привести универсальную микропроцессорную систему модели ИСЛ 9831, разработанную совместно с Волжским автозаводом и взятую нами за прототип.

Система содержит преобразователи линейных размеров, вторичные преобразователи, мультиплексор с аналого-цифровым преобразователем, блок питания и однокристальную микроЭВМ. Система снабжена сетевым интерфейсом, что обеспечивает ее работу в локальной компьютерной сети.

Для предоставления контролеру (оператору станка) оперативной статистической информации система осуществляет в режиме реального времени оценку статистических характеристик по выборке деталей заданного размера. Для визуализации значений статистических характеристик (размаха R и среднего значения Хср) на линейно-дискретной шкале в приборе ИСЛ 9831 использовано А.С. №1716503, которое позволяет оператору помимо экстремальных значений контролируемой детали (например, при овальности) одновременно оценивать статистические характеристики выборки деталей. Наличие интерфейса дает возможность вести карту статистического контроля и рассчитывать статистические характеристики технологического процесса за любой промежуток времени.

Вместе с тем практика внедрения на Волжском автозаводе приборов ИСЛ 9831 и систем аналогичного назначения выявила существенный недостаток, ограничивающий использование указанных приборов и связанный с необходимостью прокладки кабельной линии связи до компьютера производственного участка, охватываемого локальной сетью.

Помимо существенных капитальных затрат построение локальной сети в полной мере оправдано для сложных и дорогих деталей (коленчатые, распределительные валы автомобиля и др.) и при компактном расположении рабочих мест (станков), подлежащих статистическому регулированию.

Для деталей менее сложных и дорогих, а также при организации статистического регулирования при рассредоточенном расположении оборудования или отдельных рабочих мест возникает необходимость передачи накопленной в приборе статистической информации в центральный компьютер с помощью малогабаритного, дешевого, не нуждающегося в источнике питания носителя кодовой информации. Сочетание возможностей в одном приборе встроенного интерфейса и носителя кодовой информации открывает дополнительные возможности и делает систему универсальной для организации производственного контроля и статистического регулирования.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения линейных размеров; на фиг.2 - структурная схема бесконтактного носителя кодовой информации.

Устройство для измерения линейных размеров (фиг.1) содержит первичные преобразователи линейных размеров в электрический аналоговый сигнал 1 и 2, соединенные с соответствующими вторичными преобразователями 3 и 4, выходы которых через аналоговый мультиплексор 5 подключены к входу аналого-цифрового преобразователя 6, блок индикации 7, блок управления индикацией 8 и первую микроЭВМ 9. Блок индикации 7 подключен к выходу блока управления индикацией 8. Выход аналого-цифрового преобразователя 6 соединен со входом первой микроЭВМ 9, выход которой подключен ко входам блока управления индикацией 8 и сетевого интерфейса 10. В устройство введены блок приема-передачи информации 11, импульсный трансформатор 12 и носитель кодовой информации 13. При этом первичная обмотка 14 импульсного трансформатора 12 соединена с выходом блока приема-передачи информации 11, а вторичная обмотка 15 подключена к входу носителя кодовой информации 13.

Блок приема-передачи информации 11 (фиг.2) содержит формирователь импульсов питания 16, формирователь принимаемой информации 17 и формирователь передаваемой информации 18, выходы которых соединены с выходом первой микроЭВМ 9, а выходы подключены к первичной обмотке 14 импульсного трансформатора 12.

Носитель кодовой информации 13 (фиг.2) содержит формирователь напряжения питания 19, формирователь принимаемой информации 20, формирователь передаваемой информации 21 и вторую микроЭВМ 22. Вторичная обмотка 15 импульсного трансформатора 12 подключена к входу формирователя напряжения питания 19, входу формирователя принимаемой информации 20. Вход второй микроЭВМ 22 подключен к выходам формирователей 20 и 21 принимаемой и передаваемой информации соответственно.

Устройство для измерения линейных размеров работает следующим образом.

Измерительная информация с первичных преобразователей линейных размеров 1 и 2 в виде аналогового электрического сигнала поступает на соответствующие вторичные преобразователи 3 и 4. Вторичные преобразователи 3 и 4 предназначены для питания первичных преобразователей линейных размеров 1 и 2 и усиления сигналов измерительной информации. После усиления и преобразования сигналы измерительной информации поступают на вход аналогового мультиплексора 5, который осуществляет их поочередное подключение к аналого-цифровому преобразователю 6. Выбор аналогового входа производится логическими сигналами от первой микроЭВМ 9. Измерительная информация, преобразованная в цифровой код, поступает на первую микроЭВМ 9, где обрабатывается согласно заложенной программе. Настроечная, измерительная или статистическая информация выводится на блок индикации 7, подключенный к выходу блока управления индикацией 8, который управляется первой микроЭВМ 9. Для накопления и дальнейшей статистической обработки измерительную информацию с первой микроЭВМ 9 можно передать на персональный компьютер через блок сетевого интерфейса 10 по сети или посредством носителя кодовой информации 13 через блок приема-передачи информации 11 и импульсный трансформатор 12. Во втором случае формирователь импульсов питания 16 и в промежутках между импульсами питания формирователь передаваемой информации 18 под управлением первой микроЭВМ 9 передают электрический сигнал, содержащий импульсы питания и импульсы измерительной информации, на первичную обмотку 14 импульсного трансформатора 12. За счет энергии электромагнитной индукции между первичной и вторичной обмотками импульсного трансформатора 12 формирователь напряжения питания 19 вырабатывает постоянное напряжение для питания всех блоков носителя кодовой информации 13, а формирователь принимаемой информации 20 под управлением второй микроЭВМ 22 производит передачу электрического сигнала, содержащего импульсы измерительной информации, от вторичной обмотки 15 импульсного трансформатора 12 ко второй микроЭВМ 22. При передаче информации посредством носителя кодовой информации 13 на устройство для измерения линейных размеров формирователь импульсов питания 16 под управлением первой микроЭВМ 9 передает электрический сигнал, содержащий только импульсы питания, на первичную обмотку 14 импульсного трансформатора 12, формирователь напряжения питания 19 вырабатывает постоянное напряжение для питания всех блоков носителя кодовой информации 13, а формирователь передаваемой информации 21 под управлением второй микроЭВМ 22 производит передачу электрического сигнала, содержащего импульсы измерительной информации, от второй микроЭВМ 22 к вторичной обмотке 15 импульсного трансформатора 12 в промежутках между импульсами питания. В устройстве для измерения линейных размеров формирователь принимаемой информации 17 под управлением первой микроЭВМ 9 производит передачу электрического сигнала от первичной обмотки 14 импульсного трансформатора 12 к первой микроЭВМ 9. Причем временная диаграмма импульсов питания подобрана таким образом, что падение напряжения на выходе формирователя напряжения питания 19 носителя кодовой информации 13 при передаче импульсов измерительной информации оказывается незначительным и напряжения на выходе формирователя напряжения питания 19 всегда достаточно для поддержания питания всех электронных блоков носителя кодовой информации 13, а протокол передачи импульсов питания и измерительной информации поддерживается программными средствами первой микроЭВМ 9 устройства для измерения линейных размеров и второй микроЭВМ 22 носителя кодовой информации 13.

Предлагаемое устройство реализовано в микропроцессорной системе контроля линейных размеров деталей со статистической обработкой измерительной информации модели ИСЛ 2031, разработанной Тольяттинским государственным университетом и Волжским автомобильным заводом.

Система имеет два входных информационных канала А и Б, которые позволяют осуществлять контроль линейных размеров детали с выполнением наиболее распространенных в производстве операций суммирования (вычитания) измеряемых величин. Прибор имеет двухцветную линейно-дискретную шкалу, на которой, помимо текущего значения измеряемого размера детали, отражаются статистические характеристики измеренной выборки деталей - размах R и среднее значение Хср.

Наличие встроенного интерфейса и носителя кодовой информации позволяет использовать систему ИСЛ 2031 для различных условий производственного контроля и с учетом экономических возможностей предприятия.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров и контроля деталей по геометрическим параметрам. Технический результат - расширение функциональных возможностей на основе статистической обработки измерительной информации. Для достижения данного результата введены блок приема-передачи информации, импульсный трансформатор и носитель кодовой информации, причем первичная обмотка импульсного трансформатора соединена с выходом блока приема-передачи информации, а вторичная обмотка подключена к входу носителя кодовой информации. Носитель кодовой информации содержит формирователь напряжения питания, формирователь принимаемой информации, формирователь передаваемой информации и вторую микроЭВМ. Причем вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к входу формирователя напряжения питания, входу формирователя принимаемой информации и выходу формирователя передаваемой информации, а вход второй микроЭВМ подключен к выходу формирователя принимаемой информации и входу формирователя передаваемой информации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения линейных размеров, содержащее первичные преобразователи линейных размеров в электрический аналоговый сигнал, соединенные с соответствующими вторичными преобразователями, выходы которых через аналоговый мультиплексор подключены к входу аналого-цифрового преобразователя, блок индикации, подключенный к выходу блока управления индикацией, первую микро-ЭВМ и блок сетевого интерфейса, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входом первой микро-ЭВМ, выход которой подключен ко входам блоков управления индикацией и сетевого интерфейса, отличающееся тем, что в него введены блок приема-передачи информации, импульсный трансформатор и носитель кодовой информации, причем первичная обмотка импульсного трансформатора соединена с выходом блока приема-передачи информации, а вторичная обмотка подключена к входу носителя кодовой информации.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок приема-передачи информации содержит формирователь импульсов питания, формирователь принимаемой информации и формирователь передаваемой информации, входы которых соединены с выходом первой микро-ЭВМ, а выходы подключены к первичной обмотке импульсного трансформатора.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что носитель кодовой информации содержит формирователь напряжения питания, формирователь принимаемой информации, формирователь передаваемой информации и вторую микро-ЭВМ, причем вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к входу формирователя напряжения питания, входу формирователя принимаемой информации и выходу формирователя передаваемой информации, а вход второй микро-ЭВМ подключен к выходу формирователя принимаемой информации и входу формирователя передаваемой информации.