Устройство для измерения экстремальных значений измеряемых размеров детали Советский патент 1986 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ис11о. 1ьзо зано при измерениях линейных размеров в мантно-- строении, в частности, для допускового кош -- роля линейных размеров различных деталей.

Цель изобретения - - новьпиение быстродействия измерений.

Поставленная це. 1ь достигается за счет обеспечения одновременного определения всех измеряемых размеров при измерениях.

На фиг. 1 представлена функннональная схема устройства; на фиг. 2 - функциоиа.чь- ная схема узла обработки сигналов; на фиг. 3 --- функциональная схема блока выбора режимов работы; на фиг. 4 - совмещенные временные диаграммы нанряжений на выходах интеграторов узла обработки сигналов.

Устройство (фиг. 1) содержит т иервичных преобразователей | I,,, измеряемЕ51х

размеров А шм Х, Х-), ..., Х..,,, п уставок

2i 2„ значений измеряемых размеров.

В качеетве примера (фи1 1) изображены три уставки: нулевого (Xi - 0) и предельно допустимых миьи1ма,:1ьно|-о и максимального (Хмнн. /юн,, .. Л1)11 ) значений из.меряемых размеров Хн-,.

Устройство содержит гакже (фиг. 1) узел 3 обработки сигналов, подключенный входами к первичным преобразователям и уставкам, блок 4 выбора режимов работы, нодключешТый к выхода.м узла 3 обработки сигналов, узел 5 вывода результатов, н(5д- ключенный к выходам блока 4 выбора режи- .мов работы.

Узел 5 вывода результатов содержит цепь из последовательно соединенных блока 6 унравления счетчиком и определения знака, счетчика 7 импульсов, запоминающего регистра 8, деи ифратора 9, индикатора 10.

Уетройство содержит также блок 11 унравления, иодключенный выходами к управляющим входам узла 3 обработки сигналов, блока 4 выбора режимов работы и узла 5 вывода результатов.

Узел 3 обработки сигналов (фиг. 2) вы- нолиен в виде т + п идентичных двух- или трехтактных интегрируюн1их преобразователей 12 сигнала (.Y/.. /Yi, А ;) Л ,.;,, X,t.

XMHIL дои, /YMiiKo. доп.) ВО временной интервал (/А.), содержанщх входные преобразователи 13, преобразуюише изменение параметров преобразователей 1 п уставок 2 п напряжение Ui k Хх (где k - коэффициент про- норциональности), интеграторы 4 с унрав- ляемыми ключами на входе и элементами управления этими ключами, ну.1ь-оргапы 15, триггеры 16 и элементы 17 связи аиалого ой и цифровой частей устройства.

Блок 4 выбора режимов работы (фи|-. .) имеет информационных входов, каждый из которых нодключен к соответствующему выходу узла 3 обработки сигналов и содержит ,7;-входовый элемент И 18, т входовый элемент ИЛИ 19, нерек.:1; очатель 20, логический узел 21, содержащий блоки 22 и 23 унрав.ления счетчиками импульсов и определения знака, счетчики 24 и 25 импульсов, блок 26 фиксации очередности прихода импульсов от счетчиков 24 - и 25, блок 27 учета знака сравниваемых показателей, двухвходовые элементы И 28- 31 и элементы ИЛИ 32 и 33.

Переключатель 20 имеет положения 34- 42 переключения, /гг-входовый элемент И 18 0 и т-входовый элемент ИЛИ 19 подключены входами к m информационным входам блока 4 выбора режимов работы, логический узел 21 входами связан с двумя информационными и двумя управляющими входами блока 4 выбора режимов работы и выходами 5 ш-входовых элементов И 18 и ИЛИ 19. Выходы логического блока 21 подключены к соответствующим входам переключателя 20.

Соответствуюи1пе входы нереключате- , ля 20 связаны также с m-f-/z информацион- Н1.1МИ входами блока 4 выбора режимов работы и выходами гп-входовых элементов И 18 и ИЛИ 19.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения производится 5 настройка устройства по образцовой мере. Затем устанавливают измеряемую деталь (не показано) и но индикатору 10 (фиг. 1) нроизводят отсчет одного из следующих шести показателей Q, (/ I, 2, ..., 6) точности новерхности детали; - Qi Хмик - минимального среди всех измеренных размеров А юм; Q9 Хмакс - максимального среди всех Л изм; Q-, А ммкс,-Хм«я. - размаха измеряемых размеров детали; --Q.i Хмнм-

-- Амин. .ЧОП.;-C(f,) Лмукс. доп. Лмакс.;QG

меньн его среди показателей Q.t и Qs- В процессе измерения, т. е. определения показателей Q,, на выходе каждого их т первичных преобразователей 1 и каждой из п уставок (фиг. I) имеется сигнал Xk, а на выходах входных нреобразователей 13 узла 3 обработки сигналов (фиг. 2) устанавливаются напряжения Uk k Х;,. С приходом первого тактового и.мпульса Uf (фиг. 1 и 2) от блока И управления формируется первый такт раб оты одновременно для веех идентичных интегрирующих

5 нреобразователей 12 (фиг. 2). За время Т первого такта интеграторы 14 интегрируют напряжения совмеетно с постоянным положительным напряжением U+. Во втором такте с подачей второго импульсаО с от блока 11 унрав,чения интегрируется только по- стоянное отрицательное напряжение (У-. Напряжение (/) на выходах интеграторов 14 во втором такте изменяются но закону (фиг. 4)

fy,n,r(/) л:„,п n(y,i-4-;;+.)-/CHHT/L/-//,

5 г де /CiiiiT - коэффициент преобразования интеграторов 14.

При устарювлении на выходах интеграторов 14 (фиг, 2) напряжения нулевого уров0

5

0

ня срабатывают нуль-органы 15, на их выходах появляются сигналы, которые запоминаются триггерами 6 и через элементы 17 связи поступают на входы блока 4 выбора режимов работы. Одновременно сигналы с триггеров 16 поступают на элементы управления ключами интеграторов 14. запреп,ая подачу на входы соответствуюпхих интеграторов 14 напряжения U- и разренгая подачу напряжения . с выхода нуль-органа 15. корректируя этим самым дрейф нуля н,;:.-- органов 15.

Ломаная линия 43 (фиг. 4) соответствует интегрированию напряжения Uk /С Хмин. дом линия 44 - напряжения U fe-A MHH линия 45 - напряжений .: линия 46 - напряжения (7 k-X О, линия 47 - напряжения IJk /е-А макс, ЛИНИЯ 48 - напряжения Uk Й Л макс, лом при условиях, ЧТ Лмакс. доп. Лмакс АО Амии Лмин. доп..

Время tk от начала второго такта до мо- .мента срабатывания нуль-органов 15 опре- деляется из уравнения (t} 0 и равно

БХ,,

где Л и Б - постоянные коэффициенты.

Следовательно, сначала второго такта по истечении времени /t, пропорционального размерам Xk, на выходах преобразователей 12 (фиг. 2) появляются и.мпульсы, поступающие на входы блока 4 выбора режимов работы (фиг. I и 3}.

С появлением сигнала на одном из первых т выходах узла 3, входяп.1их в каналы преобразования измеряемых размеров Л шм, на выходе ш-входного элемента ИЛИ 19 (фиг. 3) также появляется сигнал. С появлением сигналов на всех первых т выходах узла 3 появляется сигнал на выходе т-вхо- дового элемента И 18. Интервал времени /мин. с начала второго такта до появления сигнала на выходе элемента ИЛИ 19 пропорционален Х-лш,. и равен /мим. А1-|- /(мин а интервал вре.м.ени с начала второго такта до появления сигна.ла на выходе эле.мента И 18 пропорциона,тен макс. и равен /мик.

) Амакс..

Логический узел 21 (фиг. 3) производит сравнение интервала времени i(Q- между поступлением сигнала с элемента ИЛИ 19 и поступлением сигнала с тн-2 из.меритель- ного канала, в котором производится преобразование А мин. доп., и интервала времени i(Q-r) между поступлением сигнала с ш + 3 измерительного канала, в котором произ- водится преобразование макс. доп. и поступ- ление.м сигнала с элемента И 18, т. е. логический блок 21 производит сравнение интервалов времени

/(р4) Qi и t(Q:,) 5(Q5).

Блок 22 управления счетчиками (фиг. 3) во втором такте выдает на управляющий

0

0

0

5

5 0

0

5

вход счетчика 24 сигнал только в промежутке между приходами сигналов с-элемента ИЛИ 19 и из + 2 измерительного канала. В счетчик 24 в течение этого промежутка времени поступают счетные импульсы 6,. от б.тока 11 правле ия (фиг. 1 и 3), в результате чего к концу второг о такта в счетчике 24 постоянно насчпт)1вают число и.м- пульсов, пропорциональное i(Q Qi. Аналогично во втором такте и счетчике 25 1 асчитывается MIKMO импульсов, пропорциональное /iQfO IjQ:-.. В последующем первом такте счетчики 24 и 25 постоянно заполняются импульсами L ..

По мере заполнения счетчиков 24 и 25 на выходах их последнего каскада, являющихся выходами самих счетчиков 24 и 25, появляются сигналы. Первым появляется сигнал на выходе того из счетчиков 24 или 25, в котором в предыдущем втором такте насчитано большее число импульсов. Блок 26 фиксации очередности прихода импульсов фиксирует от какого из счетчиков 24 или 25 в первом такте импульс появляется первым и выдает на одпн из .1вух своих выходов разреп ающий сигнал, поступающпй через блок 27 учета знаков на входы двух входовьгх элементов И 28, 30 ии 29, 31, давая разре- щенпе на прохождение к контактам переключателя 20 сигналов с элемента ИЛИ 19 и из ni+2 измерительного канала, лпбо с т + 3 измерительного канала и с элемента И 18.

С номощью блоков 22 и 23, в зависимости от очередности поступления сигналов на входы этих блоков, онределяется также и знак показателей Q,. При этом учитывается, что меньщему размеру Л соответствует более раннее появление сигналов на выходе триггеров 16. С помощью счетчиков 24 и 25 определяется меньщее среди Q4 и Qr, по модулю, а с иомон1ью блока 27 учитывается знак срапнивае.мых ноказате,тей, т. е. сигнал с выхода блока 26 не меняется, если Q и Qs положительны, меняется на обратный, если Q и Qr, отрицательны, а если Qj и Q.-, имеют разные знаки, то меньшим считается отри- цательнь й показатель.

Устройство может работать в одном из с, 1едующих режимов.

в первом режиме при установке контактов переключателя 20 в одно из положений 34-36 во втором такте на входы блока 6 управления счетчиком и определения знака (фиг. 1) поступает сигнал от преобразователя 12 (фиг. 2) в подк,1юченном измерительном канале и из т+1 измерительного кана, 1а, в которо.м производится преобразование Хо 0. Первый приходящий сигнал всегда является сигна,пом нача,па счета счетчиком 7 импу.1ьсов и, от блока 11 управ:1е- ния, а второй - сигналом конца счета. Счет производится в течение времени

t(,(X -Xa} B-Xif

в итоге в счетчике 7 импульсов фиксируется измеряемый размер Х. Этот режим пользуется при отладке и регулировке устройства и при пастройке первичных преобразователей 1 (фиг. 1) на нуль по образцовой мере перед началом измерения.

С второго по седьмой режимы работы устройства переключатель 20 (фиг. 3) устанавливается в положение 37-42, а в счетчике 7 импульсов (фиг. 1) фиксируются соответственно показатели Qi-Qc,.

В конце второго такта информация со счетчика 7 импульсов переписывается в за- поминаю1ций регистр 8, а в следующем первом такте счетчик 7 импульсов устанавливается па нуль.

В зависимости от индивидуальных особенностей конкретной детали и технологического процесса ее обработки и в зависимости от назначения выполняемой операции (для лопускового коптроля размеров деталей, измерения отклонений от правильной геометрической формы, для уцравлепия процессом обработки детали и т. п.) предлагаемое устройство в каждом конкретном случае используется для определения одного из показателей QI - Qr,.

Формула изобретения

Устройство для измерения экстремальных значений измеряемых размеров детали, содержащее т первичных преобразователей линейных размеров, п уставок значений измеряемых размеров, подключенный к ним входами узел обработки сигналов, блок выбора режимов работы, подключенный к его выходам узел вывода результатов, блок управления, подключенный к управляющим входам узла обработки сигналов и блока выбора режимов работы, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия из.мерений, узел обработки сигналов выпол

нен в виде идентичных интегрирующих преобразователей сигнала во временной интервал, каждый из которых входом подключен к соответстЕ ующему из входов узла обработки сигналов, выходом - к соответствующему выходу узла обработки сигналов, б лок выбора режимов работы имеет информационных входов, каждый из которых подключен к соответствующему выходу узла обработки сигналов и содержит ш-входовой логический элемент И, т-входо- вой логический элемент ИЛИ, логический узел, по крайней мере один переключатель, каждый из входов логических элементов И, ИЛИ подключен к соответствующему из ин- формационных входов блока выбора режимов работы, логический узел подключен соответствующими входами к (п-1) информационным входам, двум управляющим входам блока выбора режимов работы и выходам логических элементов И, ИЛИ, переключатель соответствующими входами подключен к выходам логического узла и логических элементов И, ИЛИ, выходами - к соответствующим выходам блока выбора режимов работы, узел вывода результатов содержит по крайней мере одну цепь из последовательно соединенных блока управления счетчиком и определения знака, счетчика импульсов, запоминающего регистра, дешифратора, индикатора, первые два входа блока управления счетчиком и определения знака подключены к соответствующим входам узла вывода результатов, третий - к первому выходу блока управления, счетчик импульсов вторым входом подключен к второму входу блока управления, запоминающий регистр вторым входом подключен к первому выходу блока управления, а второй вход индикатора соединен с вторым выходом блока управления счетчиком и определения знака.

фиг.З

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях линейных размеров в машиностроении, в частности, для допускового контроля линейных размеров различных деталей. Целью изобретения является повышение быстродействия измерений за счет обеспечения одновременного определения всех измеряемых размеров. При измерениях т первичных измерительных преобразователей Ь, ..., 1,,, и п уставок 2i, ..., 2п (для данного устройства гг 3) выдают сигналы на вход узла обработки сигналов. Из последнего сигналы одновременно подаются на входы интег- рируюш,их преобразователей, с выходов которых на вход блока выбора режимов работы поступают временные импульсы, время появления которых пропорционально измеряемой величине. Указанные импульсы с первых m информационных входов поступают на входы ш-входовых логических элементов ИЛИ, И, переключателя и логического узла блока выбора режимов работы. В зависимости от установки контактов переключателя с его выходов на вход узла вывода результатов поступают сигналы в виде временных интервалов, длительность которых пропорциональна либо каждому из линейных размеров измеряемой детали, либо одному из шести показателей допускового контроля (минимального или максимального значения из всех измеренных размеров, размаха измеряемых размеров, отклонений от максимально и минимально допустимых размеров, наименьшего из двух последних показателей). Узел вывода результатов содержит цепь из последовательно соединенных блока управления счетчиком и определения знака, счетчика импульсов, запоминаюшего регистра, дешифратора, индикатора. Устройство управляется сигналами блока управления. 4 ил. ю (Л 1C 4i СО СО

45

5

4S

Составитель Ю. Петраковскин

Редактор М. БланарТехред И. ВересКорректор М. Пожо

Заказ 4222/39Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам 13обретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. 4