Преобразователь перемещения в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/24 

BTOpofo счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом второго делителя кодов, выходы первого и второго делителей кодов являются выходами преобразователя.

2. Преобразователь по п. 1, о тс я

л к ч а го щ и

1156

55

затор снабжен прозрачным OKIIOM, которое расположено на одной диаметральной гчнии с первой сгороной и точкой пересечения второй и третьей сторон прозрачного сектора диска, а формирователь начала отсчета выполнен в виде излучателя и фотоприемника, размещенных по обе стороны анализатора вдоль оси прозрачного окна.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала, анализатор выполнен в виде диска с прозрачньм сектором, первая сторона KOTopioro выполнена по радиусу R, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180°левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона выполнена по окружности радиусом R между первой И второй сторонами, анализатор кинематически соединен с двигателем, о тя и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, в него введены коллиматори полупрозрачная пластинка, блок цифровой обработки сигнала выполнен на формирователе качала отсчета, .триггере, первом, втором и третьем счетчиках, первых и вторых формирователях сигнала и элементах И, первом, втором и третьем регистрах. первом и втором делителях кодов, анализатор соединен с входом формирователя начала отсчета, коллиматор, полупрозрачная пластинка и отражатель установлены между излучателем и анализатором с возможностью образования прямой и обратной ветвей светового потока, причем прямой ветвью светового потока оптически соединены излучатель, коллиматор, прозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и приемная грань отражателя, а обратной ветвью светового потока оптически Соединены отражающая грань отражателя, непрозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и анзлизатор, выход формирователя начала отсчета соединен с первыми входами триггера, первых и вторых счетчиков и регистров, выход фотоприемника соединен с первым входом первого элемента И, через первый формирователь сигналов - с вторьм входом трйг гера, а через второй формирователь сигналов - с первьми входами третьих счетчиков и регистра, выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход генератора соединен с вторьии входаьш первого счетчика, первого и второго элементов И, выход первого счетчика соединен с вторьм входом первого регистра, выход которого соединен с пербыми входами первого и второго делителей кодов, выход первого элемента И сое-динен с вторым входом третьего счетчика, выход которого соединен с вторьм входом третьего регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, выход второго элемента И соединен с вторым входом

Изобретение относится к обработк металлов, в частности к сварочному производству, и может быть использо вано для оперативного контроля сварочных перемещений и деформаций шир кото класса изделий в процессе свар ки, а также для создания автоматизи рованных систем контроля сварочных деформаций. Известен преобразователь перемещения в код, содержащий анализатор, двигатель, формирователь опорного сигнала и детектор, величина переме щения которым определяется путем формирования изображения цели в пло кости анализатора по значению полярных координат цели 1 3. Недостатком этого преобразователя является практическая невозможность его использования для контроля сварочных перемещений ввиду слабой защищенности от действия больших импульсных магнитных и электрических помех. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала. Анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором, первая сторона которого выполнена по радиусу R, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180 левосторонней спирали Архимеда с Началом в центре диска, а третья сторо на выполнена по окружности радиусом R между первой и второй сторонами, анализатор кинематически соед нен с.двигателем 21. Однако известный преобразователь также невозможно использовать для контроля сварочных перемещений. Цель изобретения - расширение области применения преобразователя перемещения в код за счет применения его дЛя контроля сварочных перемещений. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала, анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором, первая сторона которого выполнена по радиусу R, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180°левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона вьшолнена по окружности радиусом R между первой и второй сторонами, анализатор кинематически соединен с двигателем, введены коллиматор и полупрозрачная пластинка, блок цифровой обработки сигнала вьпюлнен на формирователе начала отсчета, триггере, первом, втором и третьем счетчиках, первых и вторых формирователях сигнала и элементах И, первом, втором и третьем регистрах, первом и втором делителях кодов, анализатор соединен с входом формирователя начала отсчета, коллиматор, полупрозрачная пластинка и отражатель установлены между излучателем и анализатором с возможностью образо3

nai.HH прямой и обратной ветве й светового потока, причем прямой ветвью CBeTOBorj потока оптически соединены излучатель, коллиматор, прозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и приемная грань отражателя, а обратной ветвью светового потока оптически соединены отражающая грань отражателя, непрозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и анализатор, выход формирователя начала отсчета соединен с первыми входами триггера, первых и втррьгк счетчиков и регистров, выход фотоприемника соединен с первь1м входом первого элемента И, через первый формирователь сигналов - с вторым входом триггера, а через второй формирователь сигналов - с первыми входами третьих счетчика и регистра выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход Генератора соединён с вторыми входами первого счетчика, первого и второго элементов И, вьтход первого счетчика соединен с вторым входом первого регистра, выход которого соединен с первь1ми входами первого и второго делителей кодов, выход первого элемента И соединён .с вторым входом третьего счетчика, выход которого соединен с вторым входом третьего регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, . выход второго элемента И соединен с вторым входом второго счетчика, ВЫХОД которого соединен с вторым входом второго регистра, выход которого соединен с вторьм входом второго делителя кодов, выходы первого и второго делителей кодов являются ;выxpдa да преобразователя.

Кроме того, анализатор снабжен прозрачньи окном, которое расположено на одной диаметральной линии с первой стороной и точкой пересечения второй и третьей сторон прозрачного сектора диска, а формирователь начала отсчета выполнен в виде излучателя и фотоприемника, размещенных по обе стороны анализатора вдоль оси прозрачного окна.

На фиг, 1 изображена блок-схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - вьтолнёние диска анализ тора и установка излучателя и фотоприемника на нем; на фиг. 3 - временные диаграммы работы преобразователя .

562554

Преобразователь содержит излучатель 1, отражатель 2, анализатор 3, двигатель 4, линзу 5, фотоприемник 6, коллиматор 7, полупрозрачную пластинку 8, формирователь 9 начала отсчета, триггер 10, счетчики 11 - 13, генератор 14, формирователи 15 и 16 сигнала, элементы И 17 и 18, регистры 19 - 21, делители 23 fO и 23кодов, а также излучатель 24, фотоприемник 25, установленные против прозрачного окна 26 диска анализатора 3.

Излучатель 1 устанавливается и на неподвижной базовой оснастке, отражатель 2 закрепляется на объекте в контролируемой точке, анали-. затор 3 приводит в движение двигатель 4, линза 5 с установленным 20 в ее фокусе фотоприемником 6 закрепляется так, что ее оптическая ось совпадает с осью вращения анализатора 3, коллиматор 7 устанавливается на излучателе 1, полупрозрачная 25 пластинка 8 устанавливается перед коллиматором 7 таким образом, что отраженный от отражателя 2 луч попадает в анализатор 3, формирователь 9 начала отсчета имеет оптическую связь с анализатором 3 и электрически соединен с входом сброса триггера 10 и со счетчиком 11, с регистрами 19 и 21 и со счетчиком 13, фотоприемник 6 соединен с формирователями 15 и 16 и с эле-. ментом И 17, генератор 14 соединен со счетчиком 11 и с элементами И 17 и 18, выход формирователя 15 соединен с входом установки триггера 10, а выход формирователя 16 соединен со счетчиком 12 и с регистром 20, триггер 10 последовательно соединен с элементом И 18, со счетчиком 13, с регистром 21 и с делителем 23 кодов , элемент И 17 последовательно соединен со счетчиком 12, с регистром 20 и с делителем 22 кодов, счетчик 11 соединен с регистром 19, выход которого соединен с делителями 22 и 23 кодов.

Выходами преобразователя являются выходы и I/ делителей 22 и 23 кодов соответственно.

Преобразователь работает следующим образом.

Излучатель 1, в качестве которого может бьггь использован гелий-неоновый лазер, с закрепленным на нем коллиматором 7 устанавливается на

неподвижной базовой оснастке и используется для задания опорного направления . Отражатель 2 устанавливается на объекте в контролируемой точке. Полупрозрачная пластинка 8 5 устанавливается в непосредственной .близости от коллиматора 7 под углом 4 к световому потоку таким образом, чтобы отраженный от отражателя 2 луч попадал в анализатор 3. Отража- 10 тель 2 вьтолнен в виде конуса с телесным утлом при вершине, равным 90. Один раз за полный оборот анализатора 3 прозрачное окно 26 открывает путь световому потоку от излучате- 15 ля 24 к фотоприемнику 25, этом вырабатывается импульс 1. На выходе фотоприемника 6 один раз за полный; оборот анализатора 3 вь рабатывается импульс Ц,, соответствующий не- 20 ресечению отраженным от отражателя 2 светового потока с прозрачным сектором анализатора 3, Формирователь 15 по переднему фронту импульса. Од вырабатывает сигнал, устанавливающий 25 триггер 10, разрешая, таким образом, прохождение счетных импульсов с частотой Рд через элемент И 18 на счетчик 13. По зданему фронту импульса формирователь 16 вырабатывает сиг- ЗО нал, по которому информация из счетчика 12 переписывается в регистр 20, а затем счетчик 12 обнуляется. Аналогично по переданному фронту импульса UQ происходит сброс триггера 10 jj и перепись информации из счетчика 11 в регистр 19, из счетчика 13 - в регистр 21, а затем обнуление.счетчиков 11 и 13 (фиг. 3).

Таким образом, в регистрах 19 и 2140 Записывается информация о начальной установке отражателя 2 на объекте, которая одновременно является информацией о положении контролируемого объекта перед измерением.45

В процессе перемещения контролируемого объекта отражатель 2 может иметь угловое перемещение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - в горизонтальной и вертикальной. В первом И случае отраженный от отражателя 2 световой поток перемещается вдольгоризонтальной оси X полупрозрачной пластинки 8 и попадает в соответствующие точки AJ прозрачного сектора 55 диска анализатора 3. Во втором случае отраженный световой поток д перемещается вдоль вертикальной оси У .

прозрачной пласткинки 8, что приаодит к его перемещению в соответствующую точку А| -прозрачного сектора диска анализатора 3, т.е. координаты X и У точки А. в любом случае определяют величину угловых перемешений контролируемого объекта в двух плоскостях.

Пусть точка А. соответствует положению отраженного луча в плоскости анализатора 3 (фиг. 2). Тогда период следования импульсов U пропорционален угловой частоте вращения w анализатора 3 , при этом код на выходе регистра 19 равен

.-. где Fp- частота генератора 14.

Длительность импульса Ол зависит от полярной координаты f точки А, и код NP на выходе регистра 20 определяется выражением

.:

где fp - длительность импульса.

Полярная координата i/ точки А; определяется интервалом времени между передними фронтами импульсов Уд, т.е. длительностью импульса U. (фиг. 2 и 3) , а код Ntf на выходе регистра 21 определяется выражением

(0

где ty - длительность импульса.

Таким образом, за счет выполнения анализатора 3 в виде непрозрачного диска с прозрачным сектором (фиг.2), нет необходимости в наличии специального блока, которьй различал бы два момента п вресечения луча с сектором.

В преобразователе момент пересечения лучом прямой стороны прозрачного сектора соответствует переднему фронту импульса UA а стороны в виде спирали Архимеда - заднему фронту импульса Уд. Поскольку спираль Архимеда развернута на 180°и опирается на радиус прозрачного сектора ON, можно записать

ОМ-а,

где ч - постоянный коэффициент спирали Архимеда.

Отсюда

at lCOSnS : . .

J

Полярные координаты точки А; определятся из выражения

NJ5

я 2«ON

Nu)

r На выходе делителей 22 и 23, которые могут быть выполнены, например на основе микросхемы К587ИКЗ, получаются коды, равные :. Таким образом, определение истинН.ЫХ полярных координат контролируемой точки свариваемого объекта, сводится к кодов и v на постоянные величины 2 ОН к 21. 115 8 . Tj 2. ,. При необходимости можно легко перейти к декартовой системе координат.0N.p.co5(23l,/) y-2-ON.p5in(2T7,/) Технико-экономический эффект от использования предлагаемого преобразователя определяется его технически ми преимуществами