Устройство для измерения угловых положений сопловых отверстий корпуса распылителя и их диаметров Советский патент 1991 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых положений сопловых отверстий и их диаметров на корпусе распылителей дизельных двигателей.

Цель изобретения - повышение точности измерения угла наклона осей контролируемых отверстий к оси детали за счет исключения влияния осевого смещения отверстий.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для измерения угловых положений сопловых отверстий корпуса рас- пылителя и их диаметров содержит оправку 1, устанавливаемую внутри корпуса 2 распылителя и выполненную в виде .полого цилиндра, ось симметрии которого совпада- . ет с осью симметрии корпуса 2 распылителя и зеркала, предназначенного для переотражения зондирующего луча света в измеряемое отверстие корпуса 2 распылителя, датчик цикла измерения, выполненный в виде магнита 3. устанавливаемого на корпусе 2 распылителя и геркона 4, источник 5 света, пассик 6, предназначеннный для передачи вращательного движения от двигателя на корпус 2 распылителя, оптический блок 7, телевизионную камеру 8, на матричный фо- топриемник которой через оптический блок 7 проецируется изображение отверстия корпуса 2 распылителя, блок 9 измерения диаметра отверстия, выполненный в виде измерителя 10 площади светового пятна, измерителя 11 максимальной площади светового пятна, измерителя 12 среднего диаметра и первого регистра 13 памяти, блок 14 измерения угла наклона оси отверстия к оси детали, выполненный в виде измерителя 15 начала, середины и конца светового пятна, интегратора 16 и второго регистра 17 памяти, блок 18 измерения межосевого положения отверстий, выполненный в виде счетчика 19 таковых импульсов и третьего регистра 20 памяти, блок 21 управления, блок 22 разрешения измерений, блок 23 коммутации, переключатель 24 и индикатор 25, информационный выход телевизионной камеры 8 связан с информационными вхо- дами измерителя 10 площади светового пятна, интегратора 16 и измерителя 15 начала, середины и конца светового пятна, кадровый выход - с кадровыми входами измерители 10 площади светового пятна, измерителя 11 максимальной площади светового пятна и измерителя 15 начала, сере дины и конца светового пятна, тактовый выход - с тактовым входом измерителя 10 площади светового пятна и информационным входом счетчика 19 тактовых импульсов, строчный выход - с строчным входом измерителя 15 начала, середины и конца светового пятна, информационный выход измерителя 10 площади светового пятна связан с информационным входом измерителя 11 максимальной площади светового пятна, первый, второй и третий командные выходы измерителя 15 начала, середины и конца светового пятна связаны соответственно с первым, вторым и третьим команд- ными входами интегратора 16, синхронизирующий выход - с синхронизирующим входом измерителя 11 максимальной площади светового пятна, первый командный выход измерителя 11 максимальной площади светового пятна связан с разрешающими входами измерителя 12 среднего диаметра, второго регистра 17 памяти, третьего регистра 20 памяти и счетчика 19 тактовых импульсов, второй командный выход-с вторым разрешающим входом блока 22 разрешения измерений и командным входом блока 23 коммутации, синхронизирующий выход - с синхронизирующим входом интегратора 16, информационный выход - с информационным входом измерителя 12 среднего диаметра, информационный выход интегратора 16 связан с информационным входом второго регистра 17 памяти, выход геркона 4 связан с информационным входом блока 21 управления, выход переключателя 24 связан с командным входом блока 21 управления, управляющий выход блока 21 управления связан с двигателем, разрешающий выход- с первым разрешающим входом блока 22 разрешения измерений и обнуляющим входом блока 23 коммутации, обнуляющий выход - с обнуляющими входами блока 22 разрешения измерений, счетчика 19 тактовых импульсов и первого 13, второго 17 и третьего 20 регистров памяти, первый командный выход блока 23 коммутации связан с командными входами первого 13, второго 17 и третьего 20 регистров памяти, второй командный выход - с запрещающими входами блока 21 управления и блока 22 разрешения измерений, разрешающий выход блока 22 разрешения измерений связан с разрешающим входом блока 23 коммутации и командным входом счетчика 19 тактовых импульсов, информационный выход которого связан с информационным входом третьего регистра 20 памяти, информационный выход измерителя 12 среднего диаметра - с информационным входом первого регистра 13 памяти, информационные выходы первого 13, второго 17 и третьего 20 регистров памяти связаны соответственно с первым,

вторым и третьим информационными входами индикатора 25.

Устройство работает следующим образом.

Нажатием переключателя 24 (на чертеже не показан) электродвигатель по команде с управляющего выхода блоку 21 управления приводит с помощью пассмка 6 во вращение корпус 2 распылителя, установленный на оправке 1. Одновременно включаются все блоки устройства, и командой с обнуляющего выхода 21 управления обнуляются блок 22 разрешения измерений, счетчик 19 тактовых импульсов и первый 13. второй 17 и третий 20 регистры памяти.

Гепевизионная камера 8 начинает вы рабатызать кадровые и ст рочные синхрона- пульсы, тактовые импульсы и видеоимпульсы, которые поступают на соответствующие еходы измерителей 10, 11 к 15, интегратор 15 и счетчика 1й. При вращении корпуса 2 расгылитепя происходит периодическое срабатывание геркс.нз 4, с помощью которого блоком 21 угпгвлен /.я осуществляется определение числа оборотов корпуса 2 распылителя.

Как только частота вращения чорп/са 2 распылителя достигает ст-збильноп) значения, блок 21 управления вырабатывает на разрешающем выходе импульс, поступающий на обнуляющий вход блока 23 коммутации и на первый разрешающий вход блока 22 разрешения измерений. Последний командой с разрешающего выхода снимает блокировку с блока 23 коммутации и счетчч- ка 19 тактовых импульсов в случае отсутствия сигнала на втором разрешающем входе. Этим исключается возможность начала цикла измерения в тот момент, когда световое пятно максимальной площади, соответствующее среднему диаметру, уже частично прошло относительно матричного фотоприемника телевизионной камеры 8.

При вращении корпуса 2 распылителя перед зеркалом оправки 1 поочередно проходят сопловые отверстия, через которые от источника 5 света проходит световой поток, отраженный от плоскости зеркала оправки 1. При этом при приближении оси очередного соплового отверстия к плоскости, образуемой оптической осью и ее изломом в точке отражения, на рабочей поверхности матричного фотолриемника телевизионной камеры 8 оптическим блоком 7 формируется световое пятно, площадь которого увеличивается по мере приближения оси соплового отверстия к этой плоскости, а на информационном выходе телевизионной камеры вырабатываются видеоимпульсы, поступающие на информационный вход измерители 10 площади светового пятна, в котором за каждый кадр производится подсчет количества тактовых импульсов, поступивших на тактовый вход за время презышен; г уровня видеоимпульсов порога сревнснм, BeflMMts- на которых пропорциональна пполдади светового пятна,

Информация о п пощади светового пят0 на (в дальнейшем код) в каждом кадре поступает из информационного выхода измерителя 10 площади светового пяш З на информационный вход измерителя 11 максимальной площади светового пятна, в коS тором в каждый кадр производится (путем сравнения текущих значений кодов) нахождение наибольшего значения хода, соответ- .8го мапсимал t кой площади светового пятна.

0При вращении корпуса 2 распылителя

происходит не только периодическое изменение площади светового пг.тна, проецируемого оптическим блоком 7 на матричный фотоприемник (елевизиокной камеры 8, но

5 и перераспределение интенсивности светового потока в выходном сечении соплового отверстия.

Симметричное распределение нтеч- с: 1вности светового потока по д аметоу про0 ецируемого соплового отверстие будет в момент нахождения его эс-1 в плоо.ости оптическая ось - ее излом (т.е з момент нзи- большей площади светового пятна на матричном фогоприемнике), а также при ps5 венстве углов, образуемых сптччесчой осью и ее изломом и осью соплового отверстия г осью корпуса распылителя.

В случае отклонения оси соплового отверстия от ее номинального положения про0 изойдет изменение распределения интенсивности светового потока по диаметру соплового отверстия, лежащего в плоскости оптическая ось - ее излом. Измерение угла наклона оси соплового отверстия к оси

5 корпуса 2 производится в кгх-дый четный кадр.

Измерителем 15 путем подсчета строчных импульсов, поступающих на строчный вход, производится определение начала, се0 редины и конца светового пятнз, проецируемого на матричный фотоприемник телевизионной камеры 8.

При этом на первом, втором и третьем выходах измерителя 15 соответственно

5 формируются импульсы, соответствующие началу, середине и концу светового пятна. При поступлении на первый командный вход интегратора 16 импульса, соответствующего моменту нахождения начала светового пятнз, а последнем производится

интегрирование видеоимпульсов, поступающих на информационный вход интегратора t6. до появления на втором командном входе импульса, соответствующего моменту нахождения измерителем 15 середины светового пятна. В этот момент начинает про изводиться следующее интегрирование видеоимпульсов до момента поступления на третий командный вход интегратора 16 импульса, соответствующего концу светового пятна.

По разности этих интегральных сумм интегратором 16 на информационном выходе в каждый четный кадр вырабатывается код.пропорциональный углу наклона оси соплового отверстия коси корпуса распылителя.

В момент нахождения измерителем 11 максимальной площади светового пятна на первом командном выходе последнего формируется импульс Запись, поступающий на разрешающие входы измерителя 12, счетчика 19, второго 17 и третьего 20 регистров. В измерителе 12 по команде данного импульса производится измерение среднего диаметра соплового отверстия по формуле

Dcp ki S.

где S - код, поступающий с информационного выхода измерителя 11 на информационный вход измерителя 12, несущий информацию о максимальной площади светового пятна;

ki - коэффициент пропорциональности. В дальнейшем код, содержащий информацию о среднем диаметре соплового отверстия, поступает с информационного выхода на информационный вход первого регистра 13 памяти, а затем в индикатор 25, в котором индицируется значение среднего диа- метра соплового отверстия.

При поступлении с первого командного выхода измерителя 11 импульса Запись, соответствующего моменту нахождения максимальной площади светового пятна, на разрешающий вход второго регистра 17 в последнем производится запись и хранение информации об угле наклона оси соплового отверстия к оси корпуса распылителя, а также дальнейшее индицирование в индикаторе 25.

Одновременно импульс 3апись поступает и на разрешающий вход счетчика 19 тактовых импульсов, которым подсчитывается количество N тактовых импульсов, поступающих на его и нформационный вход с тактового выхода телевизионной камеры 8. После прихода на разрешающий вход счетчика 19 тактовых импульсов нового импульса Запись, соответствующего моменту нахождения максимальной площади светового пятна следующего соплового отверстия, по его переднему фронту информация от счетчика 19 тактовых импульсов

записывается в третий регистр 20 памяти и индицируется в индикаторе 25, а по его заднему фронту производится обнуление счетчика 19 тактовых импульсов и новый подсчет тактовых импульсов до поступления следующего импульса Запись на разрешающий вход счетчика 19 тактовых импульсов.

Таким образом, код на информационном выходе счетчика 19 пропорционален

межосевому положению соплового отверстия и скорости вращения корпуса распылителя

,

где L - межосевое положение сопловых отверстий;

to- угловая скорость вращения корпуса 2 распылителя;

N - количество тактовых импульсов, поступающих на счетчик 19;

коэффициент пропорциональности. В момент поступления на информационный вход измерителя 11 первого кода, несущего информацию о площади светового пятна, на втором командном выходе измерителя 11 вырабатывается импульс, поступающий на командный вход блока 23

коммутации, счетчиком которого производится подсчет данных импульсов.

При поступлении второго импульса с измерителя 11, что соответствует моменту начала измерения площади светового пятна

второго соплового отверстия, на его втором командном выходе вновь формируется импульс Запись, разрешающий запись в регистрах 13, 17 и 20 памяти соответствующих- геометрических параметров данного соплового отверстия. Данный цикл повторяется до прихода на командный вход блока 23 коммутации (л+1)- го импульса (где п - число сопловых отверстий в корпусе 2 распылителя), по команде

которого на втором командном выходе блока 23 коммутации вырабатывается импульс, оступающий на запрещающий вход блока 21 управления для остановки электродвигателя привода и на запрещающий вход блока

22 разрешения, который командой с разрешающего выхода через блок 23 коммутации запрещает запись информации в регистрах 13, 17 и 20 памяти.

Формула изобретения Устройство для измерения угловых положений сопловых отверстий корпуса распылителя и их диаметров, содержащее оптически связанные источник света, оптический блок и фотоприемник, датчик цикла измерения, выполненный в виде магнита, устанавливаемого на корпусе распылителя и геркона, механически связанные электродвигатель и пассик, предназначенный для передачи вращательного движения от двигателя на корпус распылителя, блок управления, информационный вход которого связан с выходом геркона, управляющий выход - с входом электродвигателя, блок измерения диаметра отверстия, содержащий первый регистр памяти, блок измерения угла наклона оси отверстия к оси детали, содержащий второй регистр памяти, блок измерения межосевого положения отверстий, выполненный в виде счетчика тактовых импульсов и третьего регистра памяти, индикатора и переключателя, выход которого связан с командным входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения угла наклона осей контролируемых отверстий к оси детали, оно снабжено оправкой, устанавливаемой внутри корпуса распылителя и выполненный в виде полого цилиндра, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии корпуса распылителя и зеркала, предназначенного для переотражения зондирующего луча света в измеряемое отверстие корпуса распылителя, блоком разрешения измерений, блоком коммутации, блок измерения диаметра отверстия снабжен измерителем площади светового пятна, измерителем максимальной площади светового пятна и измерителем среднего диаметра, блок измерения угла налона оси отверстия к оси детали снабжен измерителем начала, середины и конца светового пятна и интегратором, фотоприемник выполнен в виде телевизионной камеры, информационный выход которой связан с информацинными входами измерителя площади светового пятна, интегратора и измерителя начала, середины и конца светового пятна, кадровый выход - с кадровыми входами измерителя площади светового пятна, измерителя максимальной площади светового пятна и измерителя начала, середины и конца светового пятна, тактовый выход - с тактовым входом измерителя площади светового пятна и информационным входом 5 счетчика тактовых импульсов, строчный выход-с строчным входом измерителя начала, середины и конца светового пятна, информационный выход измерителя площади светового пятна связан с информационным

0 входом измерителя макисмальной площади светового пятна, первый, второй и третий командные выходы измерителя начала, середины и конца светового пятна связаны соответственное первым, вторым и третьим

5 командными входами интегратора, синхронизирующий выход - с синхронизирующим входом измерителя максимальной площади светового пятна, первый командный выход которого связан с разрешающими входами

0 измерителя среднего диаметра, второго регистра памяти, третьего регистра памяти и счетчика тактовых импульсов, второй командный выход - с вторым разрешающим входом блока разрешения измерений и ко5 мандным входом блока коммутации, синхронизирующий выход - с синхронизирующим i входом интегратора, информационный выход - с информационным входом измерителя среднего диаметра, информационный

0 выход интегратора связан с информационным входом второго регистра памяти, разрешающий выход блока управления связан с первым разрешающим входом блока разрешения измерений и обнуляющим входом

5 блока коммутации, обнуляющий выход - с обнуляющими входами блока разрешения измерений, счетчика тактовых импульсов и первого, второго и третьего регистров памяти, первый командный выход блока комму0 тации связан с командными входами первого, второго и третьего регистров памяти, второй командный выход - с запрещающими входами блока управления и блока разрешения измерений, разрешающий вы5 ход которого связан с разрешающим входом блока коммутации и командным входом счетчика тактовых импульсов, информационный выход которсно связан с информационным входом третьего регистра памяти,

0 информационный выход измерителя среднего диаметра связан с информационным входом первого регистра памяти, информационные выходы первого, второго и третьего регистров памяти связаны

5 соответственное первым, вторым и третьим информационными входами индикатора.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения угла наклона осей контролируемых отверстий к оси детали за счет исключения влияния осевого смещения отверстий. Устройство для измерения угловых положений сопловых отверстий корпуса распылителя и их диаметров содержит оправку 1, устанавливаемую внутри корпуса 2 распылителя и выполненную в виде полого цилиндра и зеркала, предназначенного для переотражения зондирующего луча света в измеряемое отверстие корпуса 2 распылителя и оптически связанного с телевизионг ной камерой 8, на матричный фотоприемник которой проецируется световое пятно - изображение отверстия. При включении устройства блок 21 управления включает электродвигатель и после достижения стабильной частоты вращения корпуса 2 распылителя вырабатывает разрешающий импульс, который снимает блокировку с блока 23 коммутации и счетчика 19 тактовых импульсов. Измеритель 11 максимальной площади светового пятна определяет максимальную площадь светового пятна, момент достижения которой соответствует симметричному распределению интенсивности светового потока по диаметру проецируемого соплового отверстия только в том случае, если равны углы между оптической осью и ее изломом в точке отражения и осью соплового отверстия и осью корпуса 2 распылителя При несовпадении этих углов, т.е. при отклонении оси соплового отверстия от номинального положения, интегратор 16 сформирует код, пропорциональный отклонению оси соплового отверстия от номинального. Счетчик 19 тактовых импульсов вычисляет расстояние между сопловыми отверстиями. Диаметр отверстия, угол наклона оси отверстия к оси детали и расстояние между отверстиями индицируются на индикаторе 25. 1 ил. О ь KJ 4 О