Способ дистанционного контроля размеров деталей Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для дистанционного контроля размеров деталей или их перемещений в таких условиях, где выполнение непосредственного контроля представляет технологические трудности, а электропроводная связь между базовым блоком систе- мы контроля и ее датчиком нежелательна.

Целью изобретения является расширение диапазона применения, повышение точности и упрощение процесса контро- ля за счет устайовления для каждой точки зоны сканирования однозначного информационного признака в виде мгно- ренного значения частоты модуляции по интенсивности пучка зондирующего излучения.

На фиг. 1 представлена схема варианта реализации способа; на фиг.2 - то же, для случая, когда информацию необходимо получать в зоне базового блока; на фиг. 3 - блок-схема устройства для реализации способа; на фиг. 4 - времяимпульсные диаграммы процессов, которые выполняют в базовом блоке; на фиг. 5 - то же, в зоне приема оптических сигналов.

Оптическая схема реализации способа содержит базовый блок 1 (фиг. 1), устанавливаемые в нем источник 2 излучения, коллиматор 3 и установлен- ную с возможностью вращения многогранную призму 4 с плоскоп-араллель- ными гранями. По прямой оптической оси 0-0 блока установлен кубик 5 с полуотражающей диагональю, эа куби- ком размещен тубус 6 с оптической системой, предназначенной для задания сканирования и фокусирования потока излучения на плоскость датчика 7 Датчик посредством щура 8 приведен в контакт с контролируемой поверхностью детали 9. В датчике 7 установлена диафрагма 10 с оптической щелью и за ней фотоприемник 11. В базовом блоке 1 по ломаной оптической оси (исходящей из кубика 5) размещены разделительная призма 12, линзы 13 и фотодиоды 14 и 15, Возможна также установка в датчике 7 отражательной трипель-призмы 16, а диафрагмы 10 и фотоприемника 11 в базовом блоке 1 по ломаной оптической оси кубика 5.

Устройство для реализации способа кроме оптической схемы, содержит так

0

5

5 0 45 50 55

0

же блок-схему, состоящую из источника 2 излучения, блок 17 питания с автоматическим регулятором интенсивности излучения, частотный модулятор с генератором 18 переменной частоты, охваченные двумя цепями обратных связей. В цепи включены фотодиоды 14 и 15, детекторы 19 и 20 средних значений фототоков, усилители 21 суммы и 22 разности средних сигналов фототоков, которые соответственно подключены на вход автоматического регулятора 17 интенсивности излучения и на вход синхронизации генератора 18 частотного модулятора. В зоне приема (переход пунктирной линией) оптического сигнала фотоприемник 11 соединен с усилителем 23, к выходу которого параллельно подключены последовательно соединенные формирователь 24 высокочастотных импульсов и электронный счетчик 25 и последовательно соединенные детектор 26 средних значений тока, дифференцирующая цепочка 27 с формирователем импульса запуска и таймер 28. Управляющий вход счетчи ка 25 соединен с выходом таймера 28.

Способ дистанционного контроля состоит в том, что зондирующий пучок излучения, которым осуществляют рка- нирование по плоскости зоны контроля, модулируют по интенсивности с переменной частотой, на несколько порядков превышающей частоту сканирования, а закон изменения частоты модуляции функционально связывают с законом сканирования, устанавливая таким образом для каждой точки зоны сканирования однозначный информационный признак - частоту модуляции на данный момент времени. В зоне контроля осуществляют прием оптического сигнала и выделяют из него путем подсчета количества колебаний частоты модуляции за короткий стабильный интервал времени информационный признак, по которому определяют текущее отклонение положения некоторой фиксированной точки приема от исходного положения, соответствующего первоначальной ориентации зондирующего пучка излучения .

Таким образом, между излучателем и приемником не существует никакой другой связи, кроме оптической, т.е. имеет место полная локализация, чем достигается первая часть цели изобретения - расширение диапазона при

менения. Вторая часть цели - повьше- ние точности контроля, определяемой точностью измерения мгновенного значения частоты модуляции, обеспечивается возможностью выбора частот модуляции настолько высокими, насколько позволяют технические возможности аппаратурных средств, использованных для реализации способа.

Кроме того, сканирование может осуществляться по закону, приближенному к линейному, а изменение частоты модуляции производят по закону, компенсирующему отклонение от линейности закона сканирования. Тогда перемещение точки контроля находится в прямой пропорциональной зависимости от выделяемого информационного признака. Этим достигается третья часть цели - упрощение процесса контроля .

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Оптический базовый блок 1 (фиг. 1 ориентируют на позицию контроля, проводят датчик 7 в контакт с поверхностью контролируемой детали 9 посредством щупа 8. Пучок излуче йия, сформированный в коллиматоре 3, направляет через призму 4, которая при вращении задает ему сканирующее движение. Сканирующий пучок в кубике 5 разделяют на две части, одной из которых сканируют по диафрагме 10 датчика 7, а другую направляют на свето- разделитель 12 ,и через линзы 13 на фотодиоды 14 и -15. Их средний суммарный сигнал формируют в усилителе 21 (фиг. 3) и используют в блоке 17 для стабилизации средней интенсивности излучения, а разностный сигнал - для синхронизации момент запуска цикла изменения частоты в генераторе 18. В функции от смещения X(t) пучка излу.чения (фиг.4) на выходе усилителя 22 возникают импульсы фототока L, изменяющие свою полярность в моменты начала сканирования и перехода пучка через ось. В модуляторе по первым переходам формируют импульсы синхронизации Uj, которыми запускают изменение частоты uf(t) генератора 18. Этим процессом достигают однозначности связи сканирующего перемещения

0

5

0

5

5

0

пучка с изменениями частоты генераг тора.

В зависимости от размера детали 9 отверстие диафрагмы 10 может оказаться в разных зонах участка сканирования и их частот, например, А и Б (фиг. 5). В соответствии с этим на выходе усилителя 23 и блока 26 возникают импульсы 1(п, которые после диф dl p

ференцирования в цепочке 27 :-- дают

опережающие импульсы. Этими импульсами запускают таймер 28, вьщающий импульсы и. Одновременно в формирователе 24 из сигнала фототока формируют импульсы частоты модуляции, которые подают на счетчик 25. Управление включением счетчика 25 производят импульсами U, за время которых считывают импульсы фототока 1,р и затем выдают результаты во внешнее устройство обработки и представления информации. Таким образом выполняют весь цикл контроля.

Формула изобретения

1. Способ дистанционного контроля размеров деталей, .заключающийся в 0 том, что сканируют зонд контроля пучком оптического излучения, преобразуют оптический сигнал в электрический и по изменению информационного признака .судят о контролируемом параметре, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона применения, повьш1ения точности и упрощения процесса контроля, сканирующий пучок оптического излучения модулируют по интенсивности, а в зо- e приема выделяют информационный признак путем подсчета количества колебаний частоты модуляции за стабильный интервал времени, при этом

выполняют условие f

где

ск

- частота ска

частота модуляции, f нирования.

2. Способ по п. 1,отличпю- щ и и с я тем, что меняют угол на- клона пучка оптического излучения

ПО линейному закону, а изменение частоты модуляции осуществляют по закону, компенсирующему отклонение от линейности фактического закона сканирования.

13 15

f//77i77f

Фu.2.

Составитель О.Смирнов Редактор Ю.Середа Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 6354/26 . 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

Фи-г.2

Фиъ.З