Фотоэлектрический измеритель величины биений вращающейся детали Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля нормируе 1х параметров вращающихся деталей, например часовых колес.

Целы изобретения является повьппение Точности и расширение функциональных возможностей за счет искоючения погрешности позиционирования и измерения величины сме1чения детали вдоль оси.

; На фиг. 1 представлена функцио- 1альная схема предлагаемого устрой- iiTBa| на фиг. 2 - фуик1щонал.ьная схе- а блоков фиксации максимального и Минимального числа импульсов; на i|t)Hr. 3 - схема расположения тени |сонтролируемой детали относительно |;толбца фотоприемной матрицы в про- дессе измерения.

Устройство (фиг. 1) содержит генв- Ъатор 1 импульсов, формирователь 2 тактовых импульсов, первый и второй :зходы которого соединены с выходом

i-eHepaTopa 1 импульсов, схему 3 опро- 15 вторым выходом дешифратора 14 тактов.

:а матрицы, первьв и второй входы соторого соединены соответственно с первым и вторым выходами формировате- 1я 2 тактовых импульсов, а третий :}ход соединен с выходом генератора I импульсов, фотоприемную матрицу 4, зходы которой соединены соответствен- го с выходами схем)л 3 опроса матрицы,

вход стирания соединен с первым }ыходом формирователя 2 тактовых им- :тульсов, формирователь 5 импульсов, ход которого соединен с выходом (отоприемной матрицы 4, счетчик 6 им- ульсов, счетный вход которого соедиа И

вторым входом элемента

20

выход - с

11.

Схема 3 опроса матрицы состоит из последовательно соединенных элемента И 17, счетчика 18 опроса и дешифратора 19 опроса, выходы которого являются соответственно выходами схемы 3 опроса матрии;, а выход установки в счетчика 18 опроса и первый и 25 второй входы элемента И 17 являются соответственно первым, третьим и вторым входами схемы 3 опроса матрицы.

Схема 9 регистрации вапичины бие- 1-гий (схема S РБ) состоит из последонен с выходом формирователя 5 импуль- зо вательно соединеиньсс блока 20 вычитаНИН, первьй и второй входы которого являются соответственно первым и вто-- рым информационными входами схемы 9

:ов, а вход установки в О - с пер- шм выходом формироватачя 2 тактовых шпульсов, блок 7 фиксации максимакь- яого числа, импульсов (блок 7 максимума) и блок 8 фш сацни г-шнимального 1шсла импульсов (блок 8 ми шмума), 1Нформационные входы которых соеди- iema с выходом счетчика 6 импульсов,. 1 первый, второй и третий управляющие

3S

РБ и регистра 21 управляющий вход , которого является управляющим входом

cxei-ibi 9 PBj а выход - вькодом схемы 9 РБ.

Схема 10 ре.гистрации смещения (схема 10 PC) состоит из блока 22

ходы каждого из ifflx соединены соот- сложения, первый и второй входы ко|зетствелно с третьим, четвертым и (1ЯТЫМ выходами фор1 #ирователя 2 так- |говых импульсов, 9 регистрации Величины биений и схему 10 регистраторого являются соответственно первым н вторым информационными входами схемы 10 PC, задатчика 23 числа элементов Ng столбца матрицы (задатчика

торого являются соответственно первым н вторым информационными входами схемы 10 PC, задатчика 23 числа элементов Ng столбца матрицы (задатчика

iMptH смещения, первый и второй инфор- 23), блока 24 вычитания, первый и

Иационные входы каждого из которых Соединены соответственно с выходами блока 7 максимума и блока 8 минимума, а управляющий вход - с пятым выходом формирователя 2 тактовых i-гмпульсов, ;а выход схемы 9 регистрации величинь биений и выход схемы 10 регистрации Смещения являются соответственно Первым и вторым выходами устройства. Формирователь 2 тактовых имупуль50

второй входы которого соединены соответственно с выходом блока 22 сложения и с выходом задатчика 23 и из соединенных последовательно с блоком 24 вычитания делителя 25 и регистра 26, управляющий вход которого является управляющим входом схемзл 10 PC, а выход - выходом схемы 10 PC.

Блок 7 фиксации максимального числа импульсов (блок 7 максимума) соссов (ФТИ 2) состоит из последователь- тоит из (фиг. 2) компаратора 27, пер- но соединенных элемента И 11, первый вый информационньш вход которого является информационным входом блока 7 максимума, элемента И 28, первый вход

вход которого является первым входом ФТИ 2, элемента 1Ш11 12, счетчика 13

тактов и дешифратора 14 тактов 1, 2, ..., 5-й выходы которого являются, соответственно, 1, 2, ..., 5-м вько- дам}, ФТИ 2, а пятый выход дешифратора 14 тактов, кроме того, соединен с входом установки в О счетчика 13 тактов, и из делителя 15 частоты, функци,оналы1ьц4 вход которого является вторым входом ФТИ 2, управляющий вход соединен с вторым выходом дешифратора 14 тактов, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ 12 и инвертора 16, вход которого также соединен с

а И

вторым входом элемента

выход - с

11.

Схема 3 опроса матрицы состоит из последовательно соединенных элемента И 17, счетчика 18 опроса и дешифратора 19 опроса, выходы которого являются соответственно выходами схемы 3 опроса матрии;, а выход установки в счетчика 18 опроса и первый и второй входы элемента И 17 являются соответственно первым, третьим и вторым входами схемы 3 опроса матрицы.

Схема 9 регистрации вапичины бие- 1-гий (схема S РБ) состоит из последо3S

РБ и регистра 21 управляющий вход , которого является управляющим входом

cxei-ibi 9 PBj а выход - вькодом схемы 9 РБ.

Схема 10 ре.гистрации смещения (схема 10 PC) состоит из блока 22

сложения, первый и второй входы которого являются соответственно первым н вторым информационными входами схемы 10 PC, задатчика 23 числа элементов Ng столбца матрицы (задатчика

23), блока 24 вычитания, первый и

0

второй входы которого соединены соответственно с выходом блока 22 сложения и с выходом задатчика 23 и из соединенных последовательно с блоком 24 вычитания делителя 25 и регистра 26, управляющий вход которого является управляющим входом схемзл 10 PC, а выход - выходом схемы 10 PC.

Блок 7 фиксации максимального числа импульсов (блок 7 максимума) сос тоит из (фиг. 2) компаратора 27, пер- вый информационньш вход которого является информационным входом блока 7 максимума, элемента И 28, первый вход

5 14547806

которого соединен с выходом Больше N C - NJVSHH..I (2) I

компаратора 27, а второй вход являет-см 2

ся первым управляющим входом блока 7на реализации вьиисления параметров

максимума, RS-триггера 29, S-входNj. и N по измеренному числу затекоторого соединен с выходом элементаненных элементов фоточувствительной

И 28, а R-вход является третьим уп-матрицы 4 и основана работа фоторавляющим входом блока 7 максимума,электрического измерителя величины

блока 30 переписи, информационныйбиений вращающейся детали,

вход которого соединен с первьш ин-ig Устройство работает следующим

формационным входом компаратора 27,образом.

первый управляю1ций вход соединен сПо сигналу Пуск начала измеревыходом RS-триггера 29, а второй уп-ния, который может быть сформирован

равляющий вход является вторым управ-вручную от кнопки (не показана) или

ляющим входом блока 7 максимума и ре-15 автоматически - от привода вращения

гистра 31, информационный вход кото-контролируемой детали (не показан),

рого соединен с выходом блока 30 пе-устанавливаются в нулевое состояние

реписи, вход установки в О соединенсчетчик 13 тактов, делитель 15 частос выходом элемента И 28, а выход сое-ты, а в регистр 31 записывается О

динен с вторым информационным входом20 (в блоке 7 максимума) шти максималькомпаратора 27 и является выходомнов число (в блоке 8 минимума). По

блока 7 максимума.этому же сигналу включается генераБлок 8 фиксации минимального чис-тор 1 импульсов. По первому импульла импульсов (блок 8 минимума) идеи-су с генератору.1 импульсов записытичен блоку 7 максимума (фиг.2), за25 вается 1 в счетчик 13 тактов.и на

исключением того, что первый входпервом выходе дешифратора 14 тактов

элемента И 28 соединен не с выходомформируется сигнал первого такта,

Больше как в блоке 7 максимума, акоторым устанавливаются в О счетс выходом Меньше компаратора 27.чики б и 18 импульсов и опроса и

В основу работы устройства положензо производится стирание информации в

следующий метод, фотоприемкой.матрице 4. Вторы им.т,.

Теневое изображение контролируемой пульсом генератора 1 импульсов формивращающейся детали воспринимаетсяруется сигнал второго такта на вточувствительной поверхностью фотопри-ром выходе дешифратора-14 тактов,

емной матрицы 4. За полный оборотЭтим сигналом блокируется прохождедетали граница ее тени, при наличииние импульсов с генератора 1 импульбиения, достигает крайних положенийсов через элемент И 11 на вход счет Mnv4 и , вдоль столбца фотоприем-чика 13 тактов, включается делитель

ной матрицы 4 (фиг.З), где N - число15 частоты и открывается элемент И

затененных элементов матрицы 4. Вели- 17, через который импульсы с генерачина биения определяется разностьютора 1 импульсов поступают на счет 8 мин чик 18 опроса, формирующий с помощью

При этом результат измерения недешифратора 19 опроса импульсы после- зависит от смещения детали вдоль осидовательного опроса строк фотоприем- вращения. Величина смещения можетной матрицы 4. Число импульсов опро- быть определена как разность между- са задается коэффициентом деления серединой столбца фотоприемной матри-делителя 15 частоты, который выби- ЦЬ1 4 N(, Ng/2, где N - число эле-рается равным числу строк фоточув- ментов в столбце матрицы 4, и среднимствительной матрицы 4 N.. Число им- положением тени за полный оборот де-пульсов с выхода фоточувствительной тали Ng ( + N/MHH / Д этогоматрицы 4, соответствующее величине матрица 4 должна быть предварительнотени вдоль столбца, подсчитывается отъюстирована с помощью эталонной де-счетчиком 5 импульсов. Код, соответ- тали так, чтобы граница от тени эта.-ствующий положению тени контролируе- лонной детали совпала с серединой с мой детали, подается на входы блоков столбца матрицы 4, может быть7 и 8 максимума и минимума. По Ng + зафиксировано по сигналу, соответ-+ 2-му импульсу генератора 1 импуль- ствующему значению N. Величина сме-сов сигнал с выхода делителя 15 час- щения определяется выражениемтоты через элемент ИЛИ 12 поступает

на счетчик 13 тактов и на третьем выходе дешифратору 14 тактов формируется сигнал третьего такта. По каждому последующему импульсу генератора 1 импульсов формируется сигнал очередного такта, так как по оконча-г НИИ второго такта блокировка с элемента И 11 снимается.

В первом с начала измерения цикле опроса, благодаря начальной установки регистра 31 сигналом Пуск, на выходе компаратора 27 блока 7 максимума к моменту прихода импульса третьего такта будет сигнал Больше, а на выходе компаратора 27 блока 8 минимума - сигнал Меньше. Импульсом третьего такта регистр 31 устанавливается в О (подготавливается к записи новой информахщи), а триггер 29 - в 1, По четвертому тактовому импульсу (с четвертого выхода дешифратора 14 тактов) информация с выхода счетчика 6 импульсов через узел 30 переписи

записьшается в регистр 31, Пятым так-.25 фотоэлектрического измерителя, о т тоБым импульсом RS-триггер 29 и счетчик 13 тактов устанавливаются в О.

В последующих циклах опроса фотоприемной матрицы 4 смена информации в регистре 31 будет происходить толь- зо ко при условии, что код числа в счетчике 6 импульсов больше, чем код числа, зафиксированный в регистре 31, для блока 7 максимума, или код числа в счетчике 6 импульсов меньше, чем код числа,зафиксированный в регистре 31, для блока 8 минимума.

Таким образом, за полный оборот детали в блоке 7 максимума будет за- фиксиро зано максимальное число N соответствующее максимальной величине тени, а в блоке 8 минимума - число мии соответствующее минимальной величине тени.

35

макс 40

личающиися тем, что, с целью повьш1енш1 точности за счет исключения погрешности позиционирования, он снабжен формирователем тактовых импульсов, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора импульсов, счетчиком импульсов, счетный вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, схема- NSt фиксации максимального и минимального числа импульсов, информационные входы которых соединены с выходом - счетчика импульсов, блоком вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами схем фиксации максимального и минимального числа импульсов и являются первым и вторым входами схемы регистрации величины биений, а выход соединен с

14547808

измерения (после полного оборота детали с начала измерения).

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический измеритель величины биений вращающейся детали, содержащий фотоприемную матрицу, схе.му опроса матрицы включающую последовательно соединенные счетчик опроса, управляющий вход которого является первым входом схемы опроса матрицы, и дешифратор опроса, выходы которого

соединены соответственно с входами фотоприемной матрицы и являются выходами схемы опроса матрицы, формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом фоторриемной матрицы, генератор импульсов и схему ре- гастрации величины биений, включающую первый выходной регистр, выход которого является выходом схемы регистрации величины биений и выходом

о

5

0

личающиися тем, что, с целью повьш1енш1 точности за счет исключения погрешности позиционирования, он снабжен формирователем тактовых импульсов, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора импульсов, счетчиком импульсов, счетный вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, схема- NSt фиксации максимального и минимального числа импульсов, информационные входы которых соединены с выходом - счетчика импульсов, блоком вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами схем фиксации максимального и минимального числа импульсов и являются первым и вторым входами схемы регистрации величины биений, а выход соединен с

Изобретение относится к конт- Р9льно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет исключения погрешности позиционирования и измерения величины смещения детали вдоль оси. Теневое изображение контролируемой вращающейся детали воспринимается чувствительной поверхностью фотоприемной матрицы 4. За полный оборот детали граница ее тени при наличии биения достигает крайних положений Nд,„„ и вдоль столбца фотоприемной матрицы 4 (фиг. 3), где N „ и N, число затененных элементов фотоприем ной матрицы 4. Величина биения N определяется выражением: И троиитов СР 2. ЛЬ АЛИ нт- елью точых погерения оси. мой ся оприот деи бие Nд,„„ ной N, приемN /ЛОКС NMHH а результат измерения не зависит от смещения детали вдоль оси вращения. Положение середины столбца фотоприемной матрицы 4 NQ N./2, где NJ - число элементов в столбце фотоприемной матрицы 4, можно зафиксироваться по сигналу, соответствующему NJJ , предварительно отъюстировав фо- топриемнзто матрицу 4 с помощью эталонной детали так, чтобы граница ее тени совпадала с серединой столбца матрицы 4. Величина смещения N... С М вдоль оси определяется выражением NCM Ne/2 -(N,„4- ,/2. (2) . Второе слагаемое алгебраической суммы (2) представляет собой среднее положение тени за полный оборот. Синхронизация и управление работой устройства осуществляется (фиг. 1) формирователем 2 тактовых импульсов, значение величины N и , определяются соответственно в блоках 7 и 8 фиксации максимального и минимального числа импульсов, а по информации, поступающей с их выходов на входы схем 9 регистрации величины биений и 10 регистрации смещения, в этих схемах .осуществляется вычисление параметров Ng. к N. соответственно согласно выражениям (1) и (2). 3 з.п. ф-лы, 3 ил. С S (Л с litill ел 4 00

g входом первого выходного регистра и

В первый выходной регистр 21 пятым - первым элементом И, входы которого тактовым импульсом в каждом цикле

(N

заносится значение разности макс 8), формируемое блоком 20 вычитания и соответствующее величине биения согласно выражению (1), а во второй выходной регистр 26 - число, соответ- ствунщее смещению детали вдоль оси и формируемое с помощью блока 11 сложения, блока 24 вычитания, задатчика 23 и делителя 25 (на 2) в соответствии с выражением (2). Считывание информации с выходных регистров 21 и . 26 производится после окончания цикла

50

являются вторыми и третьими входами схемы опроса матрицы, выход соединен со счетным входом счетчика опроса, а третий вход схемы опроса матрицы сое динен с выходом генератора импульсов при этом первый выход формирователя тактовых импульсов соединен с первым входом схемы опроса матрицы, входом стирания фотоприемной матрицы и уп- равлякмдим входом счетчика импульсов, второй выход соединен с вторым входо схемы опроса матрицы, третий, четвер тый и пятый выходы соединены соответ

первым элементом И, входы которого

0

являются вторыми и третьими входами схемы опроса матрицы, выход соединен со счетным входом счетчика опроса, а третий вход схемы опроса матрицы соединен с выходом генератора импульсов, при этом первый выход формирователя тактовых импульсов соединен с первым входом схемы опроса матрицы, входом стирания фотоприемной матрицы и уп- равлякмдим входом счетчика импульсов, второй выход соединен с вторым входом схемы опроса матрицы, третий, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим управляющими входами схем фиксации максимального и минимального числа импульсов, а пятый выход соединен ,. также с управляющим входом первого выходного регистра.

4, Измеритель по п. 1, о т л и - 20 ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения величины смещен

вторым входом формирователя тактовых импульсов, управляющий вход соединен ния детали вдоль оси, он снабжен схе- с вторым выходом дешифратора тактов, мой регистрации смещеш1я, состоящей а выход соединен с вторым входом эле- 25 из блока сложения, первый и второй мента ИЛИ, и инвертора, вход которого входы которого являются соответствен- также соединен с вторым выходом дешифратора тактов,а выход - с вторым входом второго элемента И.

но первым и вторым информационными входами схемы регистрации смещения, задатчика числа элементов столбца 30i матрицы, блока вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока сложения и выходом задатчика числа элементов . столбца матрицы, и из соединенных последовательно с блоком вычитания делителя и второго выходного регистра, выход которого является выходом

35

максимального (минимального) числа импульсов, третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом компаратора, а второй вход является первым управляющим входом схемы фиксации максимального (минимального) числа импульсов, RS-триггера, S-вход ; которого соединен с выходом тре тьего элемента И, а R-вход является третьим

40

схемы регистрации смещения, а управляющий вход соединен с пятым выходом формирователя тактовых импульсов, при этом первый и второй входы схемы регистрации смещения соединены соответственно с выходами схемы фиксации Максимального и минимального числа д импульсов, а выход является выходом -фотоэлектрического измерителя.

я

454780 °

управляющим входом схемы фиксации мак- у симапьного (минимального) числа им- пульсов, блока переписи, информационный вход которого соединен с первым ин- формационным входом компаратора,первый управляющий вход соединен с выходом RS- : триггера,а второй управлякяций вход является вторым управляющим входом .схемы фиксации максимального (минимального) числа импульсов, и регистра, информационный вход которого соединен с выходом блока переписи, управляющий вход соединен с выходом третьего эле- Ig мента И, а выход соединен с вторым .информационным входом компаратора ияв- ляется выходом схемы фиксации максималь- : ного (минимального)числа импульсов.

1

10

4, Измеритель по п. 1, о т л и - 20 ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения величины смещен

ния детали вдоль оси, он снабжен схе- мой регистрации смещеш1я, состоящей - 25 из блока сложения, первый и второй о входы которого являются соответствен-

ния детали вдоль оси, он снабжен схе мой регистрации смещеш1я, состоящей 25 из блока сложения, первый и второй входы которого являются соответствен-

но первым и вторым информационными входами схемы регистрации смещения, задатчика числа элементов столбца 30i матрицы, блока вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока сложения и выходом задатчика числа элементов . столбца матрицы, и из соединенных последовательно с блоком вычитания делителя и второго выходного регистра, выход которого является выходом

35

схемы регистрации смещения, а управляющий вход соединен с пятым выходом формирователя тактовых импульсов, при этом первый и второй входы схемы регистрации смещения соединены соответственно с выходами схемы фиксации Максимального и минимального числа импульсов, а выход является выходом -фотоэлектрического измерителя.

Ф(/1.Г

...«J