Измерительная головка Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

Ф(/г./

(Л

с:

4

СО 4ik ГО

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам активного контроля поверхностей деталей сложной формы.

Цель изобретения - повьпиение то ч- ности измерений путем устранений погрешностей, вызванных отклонением щупа от исходного положения.

На фиг. 1 приведена структурная схема измерительной головки; на фиг. 2 - функциональная схема; на фиг. 3 - принципиальная схема одно- вибратора; на фиг. 4 - принципиальная схема выделения сигнала позицион но-чувствительного датчика.

Измерительная головка содержит корпус 1 с неподвижньп опорным элементом 2 и крьшкой 3, соединенный с корпусом 1 посредством поворотного рычага 4 подвижный измерительный щуп 5 с измерительным наконечником

6,позиционно - чувствительный датчик, свйзанный с системой управления координатно - измерительной машины (не показана), и устройство воз- вра.та щупа 5 в исходное положение, включающее электромагнит и пружину

7.В качестве координатно - измерительной машины может быть использован станок с числовым программным управлением, где датчик занимает позицию одного из инструментов. Устройство возврата снабжено одновибра- тором 8, выход которого соединен с обмоткой 9 электромагнита, .а вход - с системой управления координатно - измерительной машины, электромагнит закреплен на опорном элементе 2, а его сердечник 10 образует магнитную цепь с рычагом 4 и/или щупом 5.

Датчик- может быть выполнен в виде полого стакана 11, в котором размещен источник 12 излучения. Стакан 11 снабжен диафрагмой 13 с фигурной прорезью 14, обращенной к светочувствительной поверхности фотоприемника 15 выполненной в виде четырехквадрантно фотодиодной матрицы. Источником 12 излучения может служить светодиод, работающий в импульсном режиме.

Фотоприемник 15 подключен к входу схемы выделения сигнала позиционно - чувствительного датчика, выходы которой при помощи проводников 16 и разъ ма 17 соединены с системой управления

Схема выделения сигнала содержит транзисторный ключ 18, состояние которого определяет ток светодиода.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

генератор 19, управляющий ключом 18, и источник 20 питания.. Выходы фотодиодов матрицы 21 фотоприемника 15 подключены попарно к входам двух дифференциальных усилителей 22, выходы которых, в свою очередь, связаны по переменному току с входами двух повторителей 23. Схема включает аналоговые .ключи 24, управляемые формирователем 25 длительности и осуществляющие вычитание шумовой составляющей из поступающего сигнала. На дифференциальных усилителях 26 собрана разностная схема определения смещения измерительного щупа 5 по двум координатам. Пороговая схема определения модуля смещения по координатам собрана на компараторах 27, 28 тока и компараторах 29, 30 напряжения. Причем выходы компараторов 27 и 29 соединены с входами логического элемента 31, а выходы компараторов 28 и 30 - с входами логического элемента 32. Пороги срабатывания компараторов 27-30 задаются источником 33 напряжения. К формирователю 34 подключены триггеры 35,

Схема одновибратора - схема формирования импульса в обмотке электромагнита - включает логические элементы 36 - 39, транзисторы 40 и 41, резистор 42, диод 43 и конденсатор 44.

Измерительная головка работает следующим образом.

Перед началом измерения подается управляющий сигнал на одновибратор 8, который формирует электрический импульс в обмотке 9. Электромагнит притягивает и отпускает рычаг 4,приводя его в затухающие колебательные движения, вследствие чего щуп 5 занимает исходное (нулевое) положение.

При соприкосновении наконечника 6 с поверхностью контролируемой детали измерительный щуп 5 поворачивается относительно оси головки. При

этом светящееся изображение на светочувствительной поверхности фотоприемника 15 смещается, что приводит к появлению на выходе его переменной составляющей сигнала, величина которого характеризует величину смещения светящего изображения, а фаза - направление перемещения. В каждом периоде импульсов генератора 19, управляющего ключом 18, определякяцим,в свою очередь, ток светодиода - источника

12, формирователь 34 формирует импульс синхронизации записи выделенных логическими элементами 31 и 32 сигналов смещения источника 12 по координатам, поступающий в триггеры 35. При этом элементы 31 и 32 выполняют логическую функцию И-НЕ. Триггеры 35 передают сигналы смещения по двум координатам на выходной разъем 17 и далее в систему управления координат- но - измерительной машины. Для того чтобы щуп 5 возвратился в исходное положение, одновибратор 8 формирует по входному перепаду из высокого логического уровня в низкий выходной сигнал длительностью 1-2 с,включающий электромагнит.

Входной перепад формируется системой управления и запирает логический элемент 36, с выхода которого высокий уровень запирает диод 43 для обеспечения заряда конденсатора базовым током транзистора 40. Время заряда конденсатора 44 до порога срабатывания элемента 37 определяется базовым током транзистора 40 и током через резистор 42. На время заряда конденсатора 44 элемент 37 заперт, высокий логический уровень с его выхода от- крывает элемент 38,низкий блокирует элемент 36. Элементы 36 и 38 выполняют логическую функцию И-НЕ, а элементы 37 и 39 - функцию инвертора. Элемент 39 также заперт на время заряда конденсатора 44, высокий логический уровень с его выхода отпирает транзистор 41, в коллекторную цепь которого включена обмотка 9. На обмотку 9 подается напряжение от источника 20 питания, в результате чего ток в обмотке 9 создает импульс электромагнитного тюля для кратковременного переме1це гия рычага 4 со щупом 5.

После заряда конденсатора 44 до порогового напряжения транзистор 40 запирается, что вызывает отпирание элемента 37 и элемента 39 и запирание элемента 38 и транзистора 41, последний при этом выключает ток в обмотке 9 электромагнита. По окончании импульса рычаг 4 со щУпом 5 совершает затухающие колебания, в результате которых щуп возвращается в исход- ное положение.

Наличие одновибратора, обеспечивающего встряхивание измерительного

щупа 41еред началом измерения, обеспечивает его возврат в исходное (нулевое) положение, что позволяет отказаться от периодической юстировки измерительной головки и улучшает ее

Q эксплуатационные характеристики. Кроме того, стабильность нулевого положения делает возможным у1-1еньшить зону нечувствительности Датчика, что положительньш образом сказьшается на

5 точности измерений.

Формула изобретения Измерительная головка, содержгидая корпус с неподвижным опорным элемен- Q том и кр ппкой, соединенньпТ: с корпусом посредством поворотного рычага подвижный измерительный щуп с измерительным наконечником, позиционно - чувствительный датчик и устройство возврата щупа в исходное положение, включающее электромагнит и пружину, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство возврата снабжено одновибратором, выход которого соединен с обмоткой электромагнита, электромагнит закреплен на неподвиж ном опорном элементе, а его сердечник образует магнитную цепь с рычагом и/или со щупом.

5

|| 11

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в машиностроении для контроля формы деталей. Цель изобретения - повьтгение точности. Измерение достигается за счет того, что перед началом измерения подается управляющий сигнал на одновибратор,который формирует электрический импульс в обмотке 9 электромагнита. Электромагнит притягивает и отпускает рычаг 4, приводя его в затухаямцие колебательные движения, в результате которых щуп 5 занимает исходное (нулевое) положение. А ил.

фиг.2

Фиг. J