Пневмоэлектрическое устройство для контроля профиля поверхности Советский патент 1991 года по МПК G01B13/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля профиля поверхности те в том числе для выявления дефектов плоских и цилиндрических тел.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображено пневмоэлектриче- ское устройство с круглым отверстием для выхода газа измерительного сопла и механической системой перемещения измерительного сопла; на фиг 2 - то же, с отверстием измерительного сопла для выхода газа продольной формы на параллельных, расположенных друг против друга, сторонах измерения, с регулируемым усилителем в качестве устройства коррекции измерительных данных; на фиг. 3 - то же, для контроля стержней.

Устройство содержит измерительное сопло 1, механическую систему 2 перемещения для автоматического регулирования расстояния измерительного сопла по отношению к контролируемой поверхности 3 и канал 4 обработки статического сигнала с каналом 5 для обработки динамических из- мерительных данных. Измерительное сопло 1 состоит из входного отверстия 6 и выходных отверстий круглой формы, являющихся по всей своей кольцевой поверхности стороной 7 измерения. Истечение газа происходит в этом случае радиально во все стороны.

Сторона 7 измерения расположена при рабочем положении измерительного сопла

1 непосредственно над поверхностью 3 испытуемого образца так, что канал истечения газа действует как аэродинамическая труба Бернулли. Вдоль кольцзвой поверхности могут возникать при различных расстояниях поверхности 3 относительно кольца измерительного сопла различные скорости истечения и вследствие этого различные давления в местах расположения измерительных отверстий 8, являющиеся мерой соответствующего расстояния. По примеру кольцевой поверхности на стороне 7 измерений может быть расположено достаточно большое количество измерительных отверстий. Осевой разрез измерительного сопла 1 представляет собой для стороны 7 измерения сплошную выпуклую форму, Вблизи одного места стороны 7 измерения, которое ближе всего расположено к поверхности 3, находится измерительное отверстие 8, выходящее в сторону 7 измерения, Место нахождения измерительного отверстий 8 может меняться в небольших пределах. Большей частью оно располагается в аэродинамическом канале непосредственно nij- ред местом наибольшего сужения (на фмг. 1 непосредственно перед местом наибольшего сближения стороны 7 измерения с поверхностью 3). Измерительное отверстие 8 имеет внутри измерительного сопло 1 расширение 9, в котором может быть установлен пневмоэяектрический преобразователь 10. В измерительном отверстие 8, а также в его расширении 9 действует статическое давление, возникающее при истечении газа в канале истечения мажду стороной 7 измерения и поверхностью 3. Скорость потока, а также действующее статическое давление в измерительном отверстии 8 зависят а основном от расстояния между ограничивающими стенками аэродинамической трубы Бернулли. Это позволяет измерять расстояние и проводить таким образом контроль заданного профиля известной поверхности 3. Измерительные данные в качестве абсолютных или относительных величин подвержены даже при движении испытуемого образца или измерительного сопла 1 всего лишь относительно медленным боковым изменениям. В грубом приближении они могут быть восприняты как статические сигналы. Динамические и статические соотношения давления изменяются е большой чувствительностью з аэродинамической трубе также при дефектах поверхности, например, трещинах, царапинах, отверстиях и загрязнениях. Такие дефекты возникают при относительном движении испытуемого образца и измерительного сопла 1 только кратковременно. Поскольку в измерительном отверстии 8 имеют место только статические давления, возможно при соответствующей постоянной времени преобразователя, что пневмоэлектрический

преобразователь 10 реагирует почти без инерции и поставляет электронной схеме обработки данных динамические измерительные величины, По своему спектру частот эти динамические измерительные

данные при существующих на практике скоростях движения значительно превышают статические сигналы,

Пневмоэлектрический преобразоватедь 10 может быть установлен так, что он одновременно преобразует статическое давление нескольких измерительных отверстий 8 в электрические сигналы. Для этого необходимо, чтобы в районе расширения 9 находился соединительный канал 11,

Пневмоэлектрический преобразователь 10 установлен -ак, чтобы от растираний 9 каждого измерительного отверстий 8 до общего преобразователя 10 было соединение приблизительно одинаковой дли.ь. Пневмсэлектрический преобразователь выдает а этом случае интегральную измерительную величину с размера поверхности, охватываемой соединенными измерительными отверстиями 8.

Выходной сигнал г.невмозлектрическо- го преобразователя 10 одновременно передаете.; обоими каналами А

обработки

данных. Канал 4 обработки статической; сигнала состоит из усилителя 12, фильтра 13

нижних частот, управляющего устройства 14, Канал обработки динамических данных состоит из усилителя (2, фильтра 15 верхних частот, управляющего устройства 18 м выдачи сигналов 17. Усилитель 12 представлен в

качестве общего узла для обоих каналов 4 и 5 обработки данных (фиг. 1). Только потом происходит разделение выходного сигнала пнезмоэлектрического преобразователя 10 о статическ 1 сигнал и динамическую измерительную е -личину с помощью частотного фильтра с различной пропускной и запирающей характеристикой. Для измерения или контроля профиля поверхности выходные значения обоих каналов 4 и 5 обработки

данных должны быть без всяких отклонений.

На Фиг. 1 изображен случай д/sn onps- деленш поверхностных дефектов. 8 канале 5 обработки динамических измерительных

данных ь фильтр 15 верхних астот попадает выходной сигнал усилителя 12. По своему спектру частот динамические измерительные данные значительно превышают статические сигналы, так что при соответственно выбранной пороговой частоте

IV.OJKMO П-H-VI, vi tj. X

( Ч , ,. - ,- (V -- ,.

тС i „ -3 Ј ЯС

Т , -П I

( г- i ч - г f-1 ;№- ,1 .л n - л л /o-r . j e .4C eJ d с г,„,-,- и - & i.1, orm ,. - r,u -. s :.. с 3rs «nrr, т a u .л ГЖ)- , : к ,,. j з .r си г)л: о adih v .нзй1 . , yrDJ-v i г й npo iot.c.

Но Фи лг t.O-i - ,-) Ј. иЗ

оголы ч, |..1Г)01.f о отверг J e-v поо it r tier - н i t

I „p.l- ЧО О , i - - чС OTv .

. -t с / Зг гч--|„ АЗ «г е : ne чг

, , ,е - С гО J1 i J, ) TV с ро1

° 51 с: з 4i : c/i . с здел

(01, ° 01 DO i Г С 1 ВгЧОЛ О O r i п I / UГг lfc H J 41

i Т Г О 1 - i. П М Г-И i1

vcr vpe1 пи i MS э j с j с «. i-, .чен

|Л.Л С , f 1 j Bb /O/ j 1 . ГС /1C Ч Ор.Ч О С f ,|.J ,C

Г - i It , С .1 3 f X V

i - ч . 1 3 - / и . i . г

-- Р-,, е Сг Ч te , В

;nt iJ Ti ь.-ро ii1 j, i4 -13vf °f-4iq ji vi . -ic i g - -c

1 , - j. л ЧГ Я riH1 ОГ1 СГу-i , - i-,jf . ,Ј i vr v- / С Л поуг ,j г i

С JO% Р и J/ , С

v Ь ДО J -. j

Ч , - Л г и т Р и if rj.iy rpi , / с х i з/ vi г,п

I.Э i .in i CTpj Trjj

г ч , j -. НАХОДИТ , L ± j o jacceaicr од ;

i i .Зс(. wKdHa o

:, ого угнала, а лоугсй

-п огь г отн-гч .. и , каналу 5обработки

i in- -се .л i ° зрмте 1-чы сданных.

0-„г ,., анэлу4оС 5о i „ э „г- с. Юсится J :CT / ii- -л -- ; 3 м -х

иг рп- с л

- УТ Г

, , i , 20 - л cs г -аль- а ог - i о - У, гм; i10. / и X Tjii. it Т п;( i . ,авм- 1 питспо iLirr f oriria mr л ° :

Г ,- - i - г

0

vT

стог - .-c CL 3i j CtZTie ocrv r,bioag- нять гд/ (4ecn ix измерительных ьг 1H, С .С . ЧС-13П.З l oPpaCO fii ЧЗННЫХ

r-jr, я хз ктерисгийе ,с лмтз- ( г ъ-.1 соот-г гтвос.ать .г.руг другу. rj.i4t5i иче Х чз ес ителььые лзнные по- гчпа т, , с пнэсмоэлектри- ческогэ прробрс овзте я 10 через v z Л0. 5 зеР xt-u.x - гел :г -4 устроисгэо 16 управления в

-tCTt .,ЫХ СИГН5ЛОС К ВЫb5iL тчнь ч 1(.чх 17.

з, с м измерительные отвео- п, з с ..а, ,.-.сят 1ько (- соднс стороне 18 i, 1,л элеч- оньой обработки Shiib x npiTi -- i пример иполнения, -Н )i L J-/,1f 1

ha ji-ч . предст рлен 1 обе пзраллоль- iib rt, ь ян/то-1 фор 1Ы стооочы стеченмя ггоа з f так чч- дзе кольцеобразные стг :ь 11 измерения расположены i| V грогмгз . Измери, отвер- гт j Ј рзспр делач.1 рсв омсочо го пери- ,л сггрон- 21 измерения Как и

.пфиг 2 здесь /мсются го два и мерительt ых отйерс ия d, расположенных на обоих

1 c-ibiieoQi r-hb с-оронах измеррния в наi/3 .лен с.1 прогич дру.-а, с относя 1 . .ч. ь-- j cij oe-i iRMM 9 и

преобразователями |0. Еьхс/i обоих пзспо юженных друг про- т. т преобразователей 10 откосятст к -iiV- тдель - ым чаналам обозботки дан,ь, OLPс- выхо, (-LI сигнала и b подаются

ч 22 o3f с-Сютки дкчэ зичэских язмегге лн ix Ч8 .ч-лин 92, -/. раздельс CL , nj.-ные грзкгы длч обоих сигналов

; в j /.сврг о слгч к си.-:апов а и в

г накг зя ос эСот статического

- зтг тг хе как i- -с Лнг, 1 уг.;1 тигель ис,1ог1ь уе,сс совг.сстнс дп кана--с 4 и 2 обра отки .соннмх Рсзлсление г л-омгхо IT нэ вь ходе .-сшштеля 1 i. i L-за наличия двух oi ,х сигналь- нь Р к.- е/.е 22 обработки данчых /меютс дваусил лтела 12 К выходу каждого 1.1,илителя подключен фильтр 15 верхних частот, за «оторви по сигнальному тракту д чами еских измерительных величин А и В следует соответственно электронное мно- - -;тел -ное ,СТГОЙСТБО 23 Одчовременно ог i i 4j выводов jC /ителя 1 через пере- ч, чатель 7& с вхсоо и фильтрз 13 -11лжнмх Б последующем устройстве 1 ч праЕпрни образуется статический сиг- ian, С еожа1г и все изменения расстояние между чз ери е -ьным соплом 1 и поверхностью 3 испытуемого образца и ко- торыГ i г.л )01цью электронного умножения относит ui ihsivi измерительные данные А и В к их реальному амплитудному значению. Выход устройства 14 управления соединен одновременно с двумя входами обоих множительных устройств 23, так что их выходные сигналы позволяют оценить абсолютную величину поверхностных дефектов. При испытуемых образцах вытянутой формы поверхность должна контролироваться в начале и в конце цилиндрического тела с одинаковым качеством, как и в середине образца.

Процесс измерения ожет быть начат только тогда, если цилиндрическое измеряемое тело находится еще или уже находится под обоими сторонами 21 измерения. При обозначенном направлении движения можэт только правая сторона 21 измерения поставлять измерительные данные о начале измеряемого тела. На конце измеряемого тела соотношения обратного характера и измерительные данные поступают с левой стороны 21 измерения. Для того, чтобы организовать непрерывный контроль поверхности, необходимо съем измерительных данных с правой стороны измерения переключить на левую сторону 21 измерения и ввести накопленные измерительные данные для промежуточной части. Промежуточная часть соответствует при это.; расстоянию обеих сторон 21 измерения. Процесс переключения, накопления и ввода накопленных данных производится с помощью логической схемы 26, на выходах которой расположены оба множительные устройства 23. Одновременно с переключением в логической схеме 25 приводится в действие переключатель 24 через общую е емную проводку 26. Для сигнализации и регистрации измерительных данных к логической схеме отнесено устройство 17 для выдачи данных.

Приведенные примеры устройств коррекции измерительных величин большей частью 8заимоэаг.1вн1лмы и не ограничены конкретной компоновкой измерительной аппаратуры согласно фиг. 1 по фиг. 3.

Возможны компоновки с большим разнообразием вариантов. Например, возможен вариант одной единственной измерительной стороны вытянутой формы, представляющей собой отверстие з закрытом пространстве. Испытуемый предмет может быть введен в это пространство шг же быть изъят из него.

Формула изобретения 1. Пневмоэлектрмческое устройство для контроля профиля поверхности, содержащее измерительное сопло с выпуклым или плоским торцом, источник сжатого газа, со- сЬщенный с сходом измерительного сспла, пкевмоэлектрический преобразователь

вход которого сообщен измерительным каналом с измерительным соплом, и связанную с преобразователем электронную слстему обработки измерений, отличающееся тем, что, с целью повышения

0 точности измерений, вход в измерительный канал расположен на торце сопла в наиболее выступающей его части, пневмозлектри- ческий преобразователь ргсположен в сопле, а система обработки измерений осS нащенауз/ ами выделений статической и динамической составляющих измеренной величины.

2.Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что вход измерительного канала

0 выпопнен в виде кольценоГ щели, расположенном концентрично каналу сопла.

3.Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что аыход сопла выпочмен в расширяющейся щели, а измерительный кз5 нал выполнен с несколькими входными отверстиями.

4.Устройство по п 1, отличающее- с я тем, что узлы выделения статической и динамически сосгаз -.яющлх выполнены в

0 виде фильтров с различными поопускной и запирающей характеристиками,

5.Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что оно снабжено блоком коррекции измеренной величины, элеггрическсьч5 занным с выходов узла выделения статической составляющей,

6.Устройство по п. 3, отличающее- с я -тем, что выход сопла выполнен в виде кольцевой щель,

0

7.Устройство по пп. 2 и б, отличающееся тем, что пневмоэлектр ческий преобразователь расположен в расширении измерь- ельного канала,

5 8. Устройство по пп. 1 и 4, отличающееся тем, что оно снабжено четным числом пневмоэлектрических преобразователей, связанных каждый с одним фильтром, расположенных двумя группами

0 симметрично относительно канала измерительного сопла и предназначенных соответ- о для выделения статических и дина ч1 чееких составляющих.

5 9. Устройство по п. 5, о т п и ч а ю щ е е- с я тем, что блок коррекции выполнен в виде регулируемого усилителя в узле выделения динамической составляющей.

/////////////S/УЛ б

Ч.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля профиля поверхности тел, в том числе для выявления дефектов плоских или цилиндрических тел. Цель изобретения повышение точности измерений - достигается благодаря тому, что в пневмоэлектри- ческом устройстве для контроля профиля поверхности, содержащем измерительное сопло с выпуклым или плоским ториом, источник сжатого газа, сообщенный с входом измерительного сопла, пневмоэлектриче- ский преобразователь, вход которого сообщен измерительным каналом с измерительным соплом, и связанную с преобразователем электронную систему обработки измерений, вход в измерительный канал расположен на торце сопла в наиболее выступающей его части, пневмоэлектри- ческий преобразователь расположен в сопле, а система обработки измерений оснащена узлами выделения статической и динамической составляющих измеренной величины 8 з п ф-лы, 3 ил. сл с

Y/////////////////////S///7s

т г S-

«

л

ъ

8

4