Устройство для измерения малых зазоров между двумя поверхностями,одна из которых прозрачная Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

113

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения динамического зазора между магнитной головкой и поверхностью диска внешних за- поминающих устройств ЭВМ,

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений за счет автоматизации процесса калибров- ки и измерений..

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график зависимости величин световых потоков от величины зазора.

Устройство содержит осветитель - источник 1 света, .светоделители 2 и 3, светофильтры 4 и 5 для пропускания световых потоков определенных частот, фотоэлектрические датчики 6 и 7, прозрачную поверхность - стеклянный диск 8 и непрозрачную поверхность - магнитную головку 9, образующие зазор, аналого-цифровой пре- образователь 10, блок управления (БУ) выполненный в виде узла 11 стробиро- вания, узла 12 синхронизации, узла 13 блокировки, переключателя 14 рег- жимов, цифроаналоговый преобразова- тель 15, блок 16 управления частотой вращения электродвигателя, электродвигатель 17, вычислительный блок 18.

Вход блока 16 управления частотой вращения электродвигателя связан с выходом цифроаналогового преобразо- вателя 15, а выход блока 16 - с электродвигателем 17.

Первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя 10 связаны с фотоэлектрическими датчиками 6 и 7, а первый и второй выходы - с соответствующими входами вычислительного блока 18. Вход узла 11 стробирования подключен к первому выходу переключа- теля 14 режимов, второй выход узла 11 - со вторым входом узла 13 блокировки, первый и второй выходы которого связаны с первым входом цифроаналогового преобразователя 15 и с треть им входом аналого-цифрового преобразователя 10. Второй выход переключателя 14 режимов связан со вторым входом узла 12 синхронизации, третий вход которого связан с вычислитель- ным блоком 18, третий выход переключателя 14 режимов подключен к третьему входу узла 13 блокировки, вход переключателя 14 режимов и второй вход

102

цифроаналогового преобразователя 15 связаны с соответствующими выходами вычислительного блока 18, а выход узла 11 стробирования - со входом вычислительного блока 18.

Устройство работает следующим образом.

Излучаемый источником 1 света световой поток проходит через первый светоделитель 2 и направляется на измеряемый зазор, образованный поверхностями 8 и 9. Отраженные этими поверхностями интерферирующие лучи первым светоделителем 2 направляются на второй светоделитель 3, который направляет их в светофильтры 4 и 5, каждый из которых пропускает свет определенной частоты на фотоэлектрические датчики 6 и 7. Сигналы от фотоэлектрических датчиков 6 и 7 поступают на аналого-цифровой преобразователь 10.

Устройство имеет два рабочих режима: режим диагностической калибровки и режим измерений.

Необходимость режима калибровки вызвана изменением чувствительности фотоэлектрических датчиков 6 и 7 в течение времени, что может повлиять на достоверность информации при измерении зазора между двумя поверхностями 8 и 9. Режим калибровки заключается в калибровке выходных сигналов фотоэлектрических датчиков 6 и 7 сигналов, соответствующих световым монохроматическим потокам с длинами волн ДJ и 2. Калибровка осуществляется по максимальным (А ) и минимальным (А) значениям амплитуд сигналов каждого из фотоэлектрических датчиков 6 и 7 (т.е. для Х и 2 ) фотоэлектрического датчика

Il ч.г

макс А ддйкс

-А .

для второго фотоэлектрического датчика

л

мчкс

- А

макс

- величина интенсивности пер-- вой интерференционной картины J

- величина интенсивности второй интерференционной картины,

интенсивности интерферирующих лучей

длины волн соответствующих лучей.

После калибровки должно быть

.с (

21

«2

-)«

В режиме калибровки сигналь с выхода фотоэлектрических датчиков 6 и 7 поступают на вход преобразователя 10, который преобразует их в код и посыпает их в вычислительный блок 18.

Регистрируемые значения выходных сигналов сопоставляются с ранее установленным калибровочным значением, находящимся в вычислительном блоке 18

При неравенстве текущих значений выходных сигналов калибровочным с выхода вычислительного блока 18 через преобразователь 10 на блок 16 управления частотой вращения электродвигателя поступают сигналы, изменяющие частоту вращения электродвигателя 17, что приводит к изменению величины зазора между поверхностями 8 и 9. Изменение величины зазора блоком 16 управления производится до тех пор, пока максимальные амплитуды выходных сигналов фотоэлектрических датчиков 6 и 7 не станут равными калибровочному значению. При равенстве максимальных амплитуд (2 Вт) блок управления (БУ) переводит вращение стеклянной поверхности 8 в номинальный режим.

После осуществления первичной калибровки устройство подготовлено к работе и переводится в режим измерений.

Во время рабочего режима измерени производятся расчеты мгновенных зна- чений величин зазора между двумя поверхностями 8 и 9, которые выдает вычислительный блок 18. Расчеты ведутся согласно системы уравнений

|i-(,-cos

А

h);

il.

21,

(1-cos

Ail

h),

-02 г где h - величина зазора.

Перед вычислением динамически изменяющегося зазора на вращающейся поверхности 8 стеклянного диска при помощи узла 11 стробирования выбирается участок, на котором проводятся измерения . зазора.

Съем информации о величине зазора производится как на полном обороте поверхности 8, так и на секторе с

5

0

5

углом поворота от нескольких градусов до 360. Управляющий блок (БУ) принимает и передает в вычислительный блок 18 п пар (например, п 99) координат, каждая из которых соответствует, выходным сигналам фотоэлектрических датчиков 6 и 7. Выходные сигналы каждого из фотоэлектрических датчиков 6 и 7 сравниваются (фиг. 2) и определяется мгновенная величина зазора.

Таким же образом определяются все остальные п-1 пары координат вычислительным блоком 18, в результате вырабатывается информация о реальном распределении величины зазора между поверхностями 8 и 9 на установленном участке. По полученным значениям величины зазора межно судить о качестве поверхностей 8 и 9, в частности о качестве магнитного диска и магнитной головки. Так как чувствительные элементы устройства, фотоэлектрические датчики могут менять свои параметры, то в таком случае может возникнуть, что

(

I,

21

- 4 ( - )

,ча КС f 9 т

21

0

о г

Это приводит к ошибочным результатам расчета мгновенных значений зазора. Поэтому для проверки равенства

5 ( rJLl)

21о, 21 перед началом работы или после какого-то промежутка времени работы включается ,режим калибровки (диагностики)

0 устройства.

Автоматически расчетные данные сопоставляются с введенными данными первичной калибровки и если они не отличаются, то устройство переклю5 чается на рабочий режим. В противном случае устройство останавливается. После производят процедуру первичной калибровки и устройство опять го- тово к работе.

Формула изобретения

Устройство для измерения малых зазоров между двумя поверхностями, g одна из которых прозрачная, содержащее оптически связанные источник света и первый светоделитель, предназна- ченньш для разделения светового потока на два пучка, второй светодели0

51

тель, установленный по ходу второго светового пучка и предназначенный для разделения его на первый и второй дополнительные световые пучки, первый и второй светофильтры, установленные по ходу первого и второго дополнительных световых пучков соответственно, первый и второй фотоэлектрические датчики, оптически связанные с первым и вторым светофильтрами соответственно, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и быстродействия измерений динамически изменяющихся зазоров, оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, блоком управления, циф- рраналоговым преобразователем, вычислительным блоком, электродвигателем, блоком управления частотой вращения электродвигателя, вход которого связан с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с электродвигателем,, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя связаны с первым и вторым фотоэлектрическими датчиками соответственно.

10

6.

первый и второй выходы - с соответствующими входами вычислительного блока, блок управления выполнен в виде соединенных последовательно узла стробирования, узла синхронизации и узла блокировки переключателя режимов, вход узла стробирования подключен к первому выходу переключателя режимов, второй выход - к второму входу узла блокировки, первый и второй выходы которого связаны с первым входом цифроаналогового преобразователя и с третьим входом аналогоцифрового преобразователя, второй выход переключателя режимов связан с вторым входом узла синхронизации, третий вход которого связан с вычислительным блоком, третий выход переключателя режимбв подключен к третьему входу узла блокировки, вход переключателя режимов и второй вход цифроаналогового преобразователя связаны с соответствующими выходами вычислительного блока, а выход узла стробирования - с входом вычислительного блока.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и мо жет быть использовано для измерения динамического зазора между магнитной головкой и поверхностью диска внешних запоминающих устройств ЭВМ. Цель изобретения - повьшёние точности и быстродействия измерений за счет автоматизации процесса калибровки и измерений. Устройство содержит источник 1 света, оптическую систему, обеспечивающую формирование двух отраженных поверхностями световых потоков с различными длинами волн, фотоэлектрические датчики 6 и 7, регистрирующие интенсивность световых потоков различных длин волн, преобразователь 10, вычислительный блок.18. Регистрируемые значения выходных сигналов фотоэлектрических датчиков 6 и 7 в вычислительном блоке 18 сравниваются с калибровочными значениями и при наличии отклонения их от калибровочных значений на блок 15 управления электродвигателем поступают сигналы, изменяющие частоту вращения электродвигателя 17. В результате изменяется величина зазора между поверхност - ми до тех пор, пока максимальные значения амплитуд выходных сигналов фотоэлектрических датчиков 6 и 7 не станут равны калибровочным значениям. На этом заканчивается процесс калибровки устройства. .Вычисление мгновенной величины зазора осуществляется вычислительным блоком 18 по величине выходных сигналов фотоэлектрических датчиков 6 и 7. 2 ил. (Л о: ел

ft,HKI

Составитель О.НосбЬа Редактор Г.Волкова Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 5986/37 Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

(PUl.2