Фотоэлектрическое устройство для измерения размеров нагретых изделий Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

in

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения геометрических размеров нагретьйс изделий и может быть использовано при контроле проката, поковок, обечаек.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем зачета температурной поправки цифровым методом.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - время- импульсная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит вибратор 1. (сканатор), совершающий колебания с noMonibKf генератора 2, на свободном конце вибратора 1 закреплен фотоприемник 3„ Амплитуда колебаний ограничена упорами 4, которые кроме стабилизации амплитуды позволяют получить линейный закон сканирования. Перед фотоприемником 3 установлен сое- тавной светофильтр 5, состоящий из двух фильтров с различной полосой пропускания и с линией раздела, перпендикулярной направлению сканирования , Составной светофильтр 5 лен на вибраторе 1 с помощью оси, позволяющей светофильтру свободно перемещаться в направлении сканировани и в диапазоне, ограниченном упорами 6. Спектральные полосы пропускания светофильтра подобраны таким образом чтобы при стабилизации амплитуды импульса напряжен 1я от светового потока, проходящего через один светофильтр , амплитуда импульса напряжени от светового потока, проходящего через второй .светофильтр 5не превьппала ее.

К усилителю 7 фотото а, соединенному с .фотоприемником 3 подключен триггер 8. Шмитта выход которого соединен с дифференцируюшей цепью R1C1. Выход дифференцирзпощей цепи через диод Д1 соединен с входом генератора 9 периодических сигналов специальной формы, на вход которого поступает также сигнал, пропорцио- нальный номинальному размеру изделия D, Выход генератора 9 соединен с одним из..входов компаратора 10, а второй вход компаратора - с выходом усилителя 7 фототока. Выход компаратора 10 подключен к одному из входов триг гера 11, а второй вход триггера - к дифференцирующей цепи R1C1 через диод Д2, подключенный другой (противо

0

5

0

5

0

5

0

5

0

положной диоду Д1) полярностью. Выход триггера 11 соединен с управляющим входом коммутатора 12, включенного между генератором 13 тактовых импульсов и счетчиком 14 имп ульсов. Стабилизация осуществляется с помощью блока APyj содержащего дифференциальный усилитель 15, пик-детектор ДЗ, R2C2 и делитель R . Дифференциальный усилитель 15 выполняет также функцию элемента сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Вибратор 1 с фотоприемником 3 совершает возвратно-поступательное движение по линейному закону S,, преобразуя пространственное распределение освещенности в плоскости изображения объектива во временное (диаг- рамма 16 на фиг. 2). При изменении направления движения за счет сил инерции составной светофильтр 5 поворачивается вокруг оси в диапазоне, ограниченном упорами 4. Таким образом происходит автоматическая смена светофильтров перед фотопримником 3, а следовательно, и спектральной полосы пропускания светового потока. Смена светофильтров происходит с некото- рым запаздыванием, длительность которого зависит от вешичины свободного хо- составного светофильтра. Сигнал с усилителя фототока Иф. (диаграмма 17 на фиг, 2).имеет ступенчатую форму. Сйетофильтры закреплены таким образом, чтобы -амплитуда первой половины импульса в заданном интервале температур бьта меньше амплитуды второй половины импульса. Импульсы напряжения с усилителя 7 фототока поступают на пик-детектор ДЗ, R2C2 с временем разряда, превьпаающим период развертки. С выхода пик-детектора ДЗ на один из входов дифференциального усилителя 15 поступает постоянное напряжение, равное максимальному напряжению импульса Пф. На второй вход дифференциального усилителя 15 поступает постоянное задающее напряжение с делителя R ,,„д, с которым сравнивается напряжение пик-детектора ДЗ. При изменении температуры изделия изменяется амплитуда импульсов, поступающих на Пик-детектор ДЗ, и отклонение амплитуды.от заданной усиливается дифференциальным усилителем ; 15, который, в свою очередь, изменяет напряжение питания и соответст10

15

25

венно чувствительность фотоприемни- ка 3 так, чтобы максимальное значение импульса бьшо постоянным. Ампля- туда первой половины импульса определяется температурой изделия. Сигнал с усилителя 7 фототока поступает на вход триггера 8 Шмитта с порогом срабатывания U , с выхода которого прямоугольные импульсы с постоянной амплитудой (диаграмма 18 на фиг. 2) и длительностью, определяемой положением границы,изделия относительно оптической оси, поступают на ди(Ьференциальную цепь R1C1 Положительный импульс Up,,, определяемый положением переднего фронта (диаграмма 19 на фиг. 2), запускает генератор 9 сигналов специальной формы, задний фронт которых определяется аналитической зависимостью величины поправки от температуры и номинальным размером изделия. Сигнал с выхода генератора 9 сигналов совместно с сигналом с усилителя 7 фототока поступает на компаратор 10 (диаграмма 20 на ф|иг. 2). При равенстве входных напряжений на выходе компаратора возникает импульс, который переводит триггер 11 в состояние 1 (диаграмма 21 на фиг. 2), а возвращает гер в исходное состояние О импульс с Дифференцирующей цепи R1C1, определяемый задним фронтом импульса триггера 8 Шмитта. Таким образом, при уменьщении температуры изделия увеличивается уровень первой ступени импульса и уменьшается величина температурной поправки, а следовательно, увеличивается длительность импульса, пропорционального отклонению размера изделия, приведенного к нормальным температурным условиям. Далее длительность импульса преобразуется в цифровой код. Коммутатор д 12 на время длительности импульса подключает к счетчику 14 импульсов генератор 13 тактовых импульсов-(диаграмма 22 на фиг. 2). Результат из30

20

35

40

10

д

мерения со счетчика 14 импульсов мо- жет быть непосредственно введен в ..- ЭВМ.

При внедрении фотоэлектрического устройства для измерения линейных размеров нагретых- изделий повьшается точность контроля обечаек в процессе калибровки, что исключает повторный цикл производства, который требует дополнительных трудовых и материальных затрат.

5

5

0

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для измерения размеров нагретых изделий, содержащее оптически связанные вибрационный сканатор, выполненный в виде установленного с возможностью пе- 0 ремещения между упорами вибратора с закрепленным на нем фотоприемником и генератора, и светофильтр, блок автоматической регулировки усиления, связанный с выходом фотоприемника, последовательно соединенные усилитель фотопотока, триггер Шмитта и дифференцирующую цепь и коммутатор, вход усилителя фотопотока связан с выходом фотоприемника, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными генератором сигналов специальной формы, компаратором и триггером, счетчиком импульсов и генератором тактовых импульсов, перкый вход генератора сигналов спе- , циальной формы через диод соединен с диф.ференцирующей цепью, а второй вход является входом задания номинального размера изделия, второй вход компа-п ратора соединен с выходом усилителя фотопотока, второй вход триггера через инвертирующий диод соединен с первым входом генератора сигналов- .специальной формы, первый вход ком- У- мутатора соединен с выходом триггера второй вход - с выходом генератора тактовых иьтульсов, а выход - с входом счетчика импульсс1В.

5

0

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения путем учета температурной поправки цифровым методом. Вибрационный сканатор через светофильтр сканирует контролируемое изделие, при этом сигнал с выхода фотоприемника 3 поступает на вход триггера Шмитта 8. Время-импульсный сигнал на выходе триггера Шмитта 8 содержит информацию о размере изделия при некоторой температуре, однако при остывании изделия возникает методическая погрешность измерения определяемая величиной температурной деформации. Генератор 9 сигналов специальной формы совместно с компаратором 10 выполняют функциональное преобразование значения напряжения, пропорционального температуре, в температурную поправку размера в время-импульсной форме. При равенстве мгновенных значений сигналов на входе компаратора 10 на выходе его появляется импульс, который запускает триггер 11, длительность импульса которого меньше длительности импульса триггера Шмитта 8 на величину температурной поправки. Таким образом, результат измерения с учетом температурной поправки представлен в время-импульсной форме, которая преобразуется довольно просто и с высокой точностью в цифровой код. 2 ил.

Фиг г