Устройство контроля формы изделий Советский патент 1986 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в - частности служит для измерения отклонения формы изделий, выпускав мых в фарфоро-фаянсовой промышлен- ности, промьшшенности строительных материалов и других отраслях промышленности .

Целью изобретения является повышение точности измерения формы из- делий за счет автоматизации контроля.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит осветитель 1 оптическую измерительную систему 2, состоящую из двух светоделитель- ных элементов 3 и 4 с двумя щелевыми диафрагмами 5 и 6 параллельного разделения светового потока осветителя 1, светособираюпщй элемент 7, фотоприемник 8, расположенный за оптической системой 2, усилитель 9, вход которого подключен к выходу фотоприемника 8, усили- таль ГО низкой частоты, соединенный входом с выходом усилителя 9, а выходом - с входом датчика 11 размера изделий, выход которого подключен к соединенным последова- тельно усилителю 12, выпрямителю 13 делителю 14, индикатору 15 деформации, индикатор 16 сортности изделий, сумматор 17, задатчик 18 уровня светового потока, выход усили- теля 9 подключен к входу сумматора 17, к второму входу которого подключен за,датчик 18 уровня светового потока, регулятор 19 уровня светового потока, подключенный к выходу сумматора 17, блок 20 питания, выход которого подключен к входам осветителя 1, усилителей 9, 10 и 2, индикатора 16 сортности, задатчика 18 уровня светового по- ока и регулятора 19 уровня светового потока. При измерении блок 21 вращения изделия поворачивает ус тановленное на нем изделие 22.

Светоде;штельнь е элементы 3 и 4 совместно со щелевыми диафрагмами 5 и,6 служат для подачи двух узкощелевых потоков света в контролируемой плоскости изделия таким образом чтобы эти световые потоки частично затенялись боковыми стенками изделий, прШЕем суммарный световой поток, формируемый светосо5

0

0 5 0 5

0 5

бирающим элементом 7, поступает на фотопрнемник 8 путем перемещения элементов 3 и 4 параллельно друг другу и в плоскости вращения изделий и поддерживается на определенном постоянном уровне.

Светоделительные элементы 3 и 4 оптической системы 2 состоят из входной призмы, на которую направляется световой поток от осветителя 1, разделяюпщй его на два потока, направленных в противоположные стороны под углом 90 к оптической оси осветителя 1, лежащей в плоскости из1 }ерения деформации изделия, перпендикулярной оси вращения изделия 22, двух зеркал, отклоняющих световые потоки на угол 90 направленно и параллельно друг другу и лежащих в плоскости, перпендикулярной оси вращения изделия, двух конденсаторных линз, расположенных до контролируемого изделия 22, направляющих пучки света на щелевые диафрагмы 5 и 6, расположенные за контролируемым изделием, светособирающего элемента 7, состоящего из двух зеркал, отклоняющих световые потоки с -выхода щелевьк диафрагм навстречу друг. другу в одной плоскости под углом 90 к оптическим осям параллельных световых потоков и подаваемых на выходную собирательную призму, установленную таким образом, что ее входные оптические .оси лежат в одной плоскости с выходными оптическими осями входной призмы, а световой поток с выхода выходной призмы, равный сумме двух потоков на вход призмы, через фокусирующую линзу поступает на вход фотоприемни- ка 8, Элементы 3 и 4, расположенные на двух площадках, осуществляют плоскопараллельное движение (на равное расстояние от оси блока 2 вращения) с помощью червячной передачи, связанной с исполнительным механизмом регулятора 19 светового потока.

Сумматор 17 совместно с задатчи- ком 8 уровня светового потока и регулятором 19 светового потока слу жат для выработки управляющего сигнала стабилизации интегрального светового потока путем затенения щелевых диафрагм 5 и 6 краем контролируемого изделия при перемещении све- тоделительных элементов 3 и 4.

Задатчик 18 уровня светового потока состоит из стабилизированного источника питания и выходного дели-- теля напряжения, уровень сигнала которого определяет выходной электри .ческий сигнал фотоприемника 8 на выходе усилителя 9 (постоянного тока).

Регулятор 19 уровня светового потока, состоящий из усилителя постоянного тока и реверсионного двигателя, осуществляющего плоскопараллельное перемещение элементов 3 и 4, служит для поддержания заданного уровня суммарного светового потока, поступающего на вход фотоприемника 8 от элементов 3 и 4. Через щелевые диафрагмы 5 и 6 и светособирающий элемент 7 регулирование уровня электрического сигнала фотоприемника 8 осуществляется путем параллельного перемещения элементов 3 и 4 в плоскости измерения деформации изделия.

Задатчик 18 светового потока служит для вьздачи на вход сумматора 17 постоянного токового сигнала, относительно которого поддерживается уровень сигнала, поступающего с выхода усилителя 9 (постоянного тока), вход которого подключен к выходу фотоприемника 8.

Датчик 11 размера контролируемого изделия служит в качестве аналогового вычислительного устройства для получения сигнала, пропорционального величине деформации изделия 22. Датчик iI выполнен в виде реостата (реохорда), механически связанного с светоделительными элементами 3 и 4 таким образом, что скользящий кон- ,такт и реохорд датчика 11 соответственно соединены с элементами 3 и 4, при плоскопараллельном перемещении которых изменяется сопротивление вькода реостатного датчика пропорционально расстоянию между оптическими осями элементов 3 и 4.

Делитель 14 выходного сигнала служит для согласования выходного сигнала выпрямителя 13 с входом индикатора 15 деформации и индикатора 16 сортности изделий.

Индикатор 16 сортности изделий служит для вьщачи четырехуровневого сигнала управления в зависимости от сортности по деформации контролируемого изделия и состоит из выпрямителя, индикатора уровня сигнала и световых индиkaтopoв сортности, состоящих из усилителя низкой частоты, выпрямителя выкодно- го переменного сигнала и трех ре ле с различным уровнем срабатьгоа-

ния по напряжению, что достигается использованием релейных устройств , подключенных к выходам последовательно соединенных стабилитронов, общим входом подключенных

к вькоду выпрямителя, а выходы релейных устройств подключены к световым индикаторам сортности изделий. При малых уровнях деформации выходной сигнал усилителя ниже

порога срабатывания установленных реле, с выхода которых через НЗК выдается сигнал I-и сорт. Прн срабатывании реле через соответствую щие контакты НРК выдаются соответ-

ственно сигналы 2-и сорт, 3-1Й, сорт и Несортный.

Блок 21 вращения изделия служит для поддержания заданной постоянной частоты вращения изделия, ко-

торое, в случае наличия деформации, обеспечивает пульсацию свето вого потока, амплитуда которого пропорциональна разности меясду миг- нимальньм и иаксимальш диамет-

рами деформированного изделия в контролируемой плоскости.

Устройство работает следующим образом.

При освещении контролируемого

изделия двумя световыми потоками, формируемыми осветителем 1, оптической системой 2, состоящей из двух светоделительных элементов 3 и 4 параллельного и равного разде-

ления светового потока осветителя 1, теневые изображения края образца изделия через узкощелевые диафрагмы 5 и 6, расположенные на одном, заданном по высоте изделия,

уровне симметрично относительно центра блока 21 вращения изделия при помощи оптической системы 2 проектируются на светособирающий элемент.7, а с его выхода на фотоприемник 8, представляющий собой фотоэлектронный умножитель.

Светоделительные элементы 3 и 4 с помощью регулятора 19 уровня светового потока могут перемещаться в

горизонтальной плоскости параллельно друг другу и симметрично относительно оси вращения блока 21. При этом вся оптическая часть устройства

автоматически юстируется таким обрн зом, чтобы теневое изображение края контролируемого изделия перекрывало половину площади каждой из идентич- ных щелевых диафрагм 5 и 6, распо ложенных в одной плоскости и на одном уровне, что достигается симметричным расположением и перемещением в разные стороны и навстречу друг другу регулятором 19 уровня светового потока элементов 3 и 4.

В результате одинаковой и равной фоновой засветки обеих диафрагм 5 и в фотоприемник 8 подается суммарный световой поток, уровень которого определяется уровнем фоновой засветки диафрагм.

Таким образом, сигнал, снимаемый с фотоприемника 8, зависит от уров- ня фоновой засветки, т.е. от расположения оптических осей элементов 3 и 4.

Датчик 11 размера изделий определяет расстояние между оптическими осями элементов 3 и 4, являющимися касательными к поверхности изделия, по заданному уровню светового потока, поступающего на вход фотопри- емника 3. При полностью закрытых диафрагмах 5 и 6 (затененных изделием) уровень сигнала с выхода фотоприемника 8 после усилителя 9 ниже сигнала с выхода задатчика 18, в результате чего с выхода сумматора 17 на вход регулятора 19 вьщается отрицательный сигнал, что приводит к увеличению расстояния между оптическими осями элементов 3 и 4 до полного согласования выходных сигналов усилителя 9 и задатчика 18 и получения на выходе сумматора 17 нулевого сигнала. При открытых диафрагмах уровень светового потока вьппе заданного, сигнал на выходе усилите- ля 9 больше сигнала задатчика 18, в результате чего с выхода сумматора 17 на вход регулятора 19 по- дается положительный сигнал, что приводит к уменьшению расстояния меж- ду оптическими осями элементов 3 и 4 до получения заданного уровня светового потока,

Контролируемое изделие 22,. находящееся между двумя световыми пото- ками, в процессе измерения вращается на блоке 21 с определенной и постоянной частотой. В случае отсутствия

0

5

5

5 0 5 0

5

изменения формы изделия фоновая засветка каждой щелевой диафрагмы постоянна, суммарный световой поток, подаваемый на фотоприемник 8, и вы ходной сигнал фотоприемника не изменяются. При несорсной установке изделия возможна неравномерная фоновая засветка диафрагм 5 и 6, которая чередуется и, в силу использования двух световых потоков, суммируемых на выходе оптической системы 2 элементов 7, обеспечивает стабильность уровня входного сигнала фотоприемника 8.

Контролируемое изделие 22 в процессе вращения блока 21 в связи с изменением его линейного размера на измерительном уровне обеспечивает изменение уровня фоновой засветки диафрагм 5 и б, что, в свою очередь, приводит к колебаниям уровня суммарного светового потока с частотой, равной частоте вращения блока 21 . Амплитуда колебаний светового потока пропорциональна разности максимального и минимального диаметров изделия, а ошибка измерения обратно пропорциональна квадрату расстояния осветителя 1 и фотоприемника 8.

Формируемый в фотоприемнике 8 сигнал поступает на вход усилителя 9, с выхода которого снимается интегральный сигнал, пропорциональный уровню фоновой засветки обеих диафрагм 5 и 6, и переменный сигнал, пропорциональный изменению диаметра изделия в процессе его вращения с постоянной частотой на блоке 21,

Постоянный интегральный сигнал с выхода усилителя 9 поступает на вход сумматора 17, к другому входу которого подключен задатчик 18, а переменный сигнал усилителя 9 через дополнительный усилитель 10 низкой частоты поступает на вход датчика 11 (реостата), определяющего расстояние между оптическими осями элементов 3 и 4. Выходной сигнал сумматора 7 поступает на вход регулятора 19 уровня светового потока, осуществляющего в зависимости от размера контролируемого изделия путем параллельного перемещения элементов 3 и 4 установку заданного : суммарного светового потока на фотоприемник 8 путем изменений фоновой

засветки диафрагм 5 и 6 краем контролируемого изделия.

Таким образом, фоновая засветка диафрагм 5 и 6 остается постоянной независимо от геометрических размеров излелия, а уровень колебания светового потока пропорционален разности максимального и минимального диаметров изделий.

Переменный сигнал с выхода рео- стата 115 являющегося делителем напряжения, через усилитель 12 поступает на вход выпрямителя 13, подключенного своим выходом через делитель 14 напряжения к индикато ру 15 деформации и индикатору 16 сортности изделий, снабженного уст ройством выдачи управляющего сигнала на сортирующий манипулятор. Пе- ременный электрический сигнал, пропорциональный деформации изделия, поступает на выпрямитель, выходной сигнал которого, поступая в индикатор 16 сортности, распределяется на четыре дискретных сигнала, кажды из которых соответствует определенному заданному уровню. Входной сигнал индикаторов 15 и 16 пропорционален разности максимального и минимального диаметров изделия и обратно пропорционален среднему диаметру контролируемого изделия. В индикаторе 16 сортности изделия входной сигнал разделяется по уровням, характеризующим сортности изделия, и в виде дискретных

сигналов подается устройства.

на выход

5 Формула изобретения

Устройство контроля формы изделий, содержащее осветитель, две щелевые диафрагмы, две оптические измерительные системы, блок синхронного перемещения оптических измерительных систем и датчик размера изделия, о тли ч ающе е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет автоматизации контроля, оно снабжено светоделитель- ным элементом, установленным по входу светового луча на входе оптических измерительных систем, светосо- бирающим элементом и фотоприемником, установленньми на выходе оптических измерительных систем, задатчиком светового потока, сумматором, первый вход которого подключен к задат- чику, и регулятором уровня светового потока, вход которого соединен с выходом сумматора, а выходы соединены с блоком синхронного перемещения оптических измерительных систем, выходы которого подключены к первому и второму входам датчика размера изделий, к третьему входу которого через усилитель подключен фотоприемник, выход усилителя также соединен с вторым входом сумматора, а щелевые диафрагмы установлены на выходах оптических измерительных систем перед светособира- ющим элементом.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения отклонения формы изделий. Целью изобретения является повьшение точности измерений за счет автоматизации контроля. Имеется интегральный сигнал, пропорциональный уровню фоновой засветки двух диафрагм и переменный сигнал - пропорциональный изменению диаметра изделия. Постоянный интегральный сигнал поступает на вход сумматора с задатчиком, а переменный - на реостат, определяющий расстояние между оптическими осями двух каналов с диафрагмами, т.е. диаметр изделия. Выходной сигнал сумматора через регулятор светового потока служит для параллельного перемещения оптических каналов в зависимости от диаметра и установки заданно- го суммарного светового потока путем изменения фоновой засветки диафрагм краем изделия. Таким образом, засветка остается постоянной при любом диаметре изделия. 1 ил. (Л