Способ контроля расстояния до металлической поверхности Советский патент 1992 года по МПК G01B7/14 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при автоматизированных бесконтактных измерениях больших линейных размеров в машиностроении.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

На фиг, 1 показана структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема формирования команд на управление перемещением датчика.

Устройство для контроля расстояния до металлической поверхности (фиг. 1) содержит индукционный датчик 1, выполненный на Ш-образном магнитопроводе, разомкнутом по направлению к опрашиваемой поверхности. Датчик имеет обмотку 2 возбуждения и измерительный контур, образованный секционированной вторичной обмоткой 3 и трансформатором компенсации влияния кривизны опрашиваемой поверхности (на фиг. 1 не показан). Источник 4 синусоидального напряжения питает обмотку 2 возбуждения и источник 5 опорных

напряжений, который на выходах 6 - 7 и 6 - 8 формирует два напряжения, сдвинутых по фазе на 90° и равных номинальному напряжению, при номинальном зазоре относительно контролируемой поверхности, имеющей номинальную температуру 20°С. Схема формирования этих опорных напряжений содержит элементы их регулирования в зависимости от материала опрашиваемой поверхности, от которого эти напряжения зависят. Измерительный контур датчика 1 подсоединен к каналам измерения зазора и температуры. Фазочув- ствительный детектор 9 соединен с компаратором 10, который нагружен через диоды 11 на обмотки электромагнитных реле 12 и 13, они образуют канал измерения зазора. При этом обмотка реле 13 включена через нормально замкнутые контакты 14 реле 12, а обмотка реле 12 - через нормально замкнутые контакты 15 реле 13. Последовательно включенные фазочувствительный детектор 16, контакты 17 реле 13 и 12, запоминающий конденсатор 18, повторитель 19 напряжения и суммирующий компаратор

(Л

С

vi

о

CJ

о

о

20, нагруженный через диоды 21 на обмотки реле 22 и 23, образует канал измерения температуры опрашиваемой поверхности. Второй вход суммирующего компаратора 20 соединен с выходом фаэочувствительно- го детектора 9 канала измерения зазора через регулируемые делитель 24 напряжения и резисторы 25, а .при опросе внутренней поверхности - также через инвертор 26 напряжения.

Делитель 24 напряжения является за- датчиком контролируемого материала: напряжение, снимаемое с выхода этого делителя при изменении контролируемого зазора от номинального значения (напри- мер, 3 мм) на максимальную величину возможной температурной коррекции размера {т.е. при максимальном отклонении температуры опрашиваемой поверхности от номинального значения и при максимальном контролируемом размере), равняется по величине соответствующему сигналу на выходе повторителя 19 напряжения, но противоположно ему по знаку при опросе наружной поверхности. Резисторы 25 явля- ются задатчиком размера, который контро- лируется. Включение инвертора 26 напряжения при опросе внутренней поверхности, когда при температурной коррекции зазор изменяется в противоположную сторону, обеспечивается переключающейся группой контактов тумблера Наружный опрос - Внутренний опрос (показан в положении опроса наружной поверхности).

Схема формирования команд по управлению перемещением датчика (фиг. 2) содержит тумблер 27 включения опроса поверхности, коммутирующий питание этой схемы, реле 28 и 29 управления движением соответственно к установочной базе детали (например, к центру карусельного станка) и от нее (от центра станка), реле 30 включения температурной коррекции с контактными группами 31 и 32, цепочку 33 из контактов реле 13 и 12 (фиг. 1) канала измерения зазора, контактные группы 34 и 35 реле 12, контактные группы 36, 37 реле 13, вторую переключающую группу контактов 38 тумблера Наружный опрос - Внутренний оп- рос (показан в положении Наружный опрос), контактные группы 39 и 40 реле 22 и 23 (фиг. 1) соответственно.

Работа устройства осуществляется следующим образом,

Устанавливают задатчики материала и контролируемого размера опрашиваемой поверхности в соответствующие маркированные положения, т.е. настраивают источ- ник 5 опорных напряжений для фэзочувствительных детекторов 16 и 9. делитель 24 напряжения и сопротивление резисторов 25. Тумблер Наружный опрос - Внутренний опрос устанавливают в нужное положение, после чего включают питание схемы. При прохождении тока от источника 4 через источник 5 опорных напряжений и первичную обмотку датчика 2 формируются опорные напряжения для фа- зочувствительных детекторов 16 и 9 и выходное напряжение датчика 1.

При отклонении величины зазора от номинального значения выходное напряжение датчика отличается от опорного напряжения между выводами 7 и 6, и на выходе фазочувствительного детектора 9 появляется напряжение - положительное при большем зазоре и отрицательное при меньшем зазоре. В результате срабатывает реле 12 большого зазора или реле 13 малого зазора, замыкая свои контакты 34, 35 или 36,37 соответственно, управляющие движением датчика 1 до достижения им номинального зазора относительно опрашиваемой поверхности. Управление осуществляется через тумблер 27 и показанные на фиг. 2 контактные группы, которые включают реле 28 или 29, замыкающиеся контакты которых вызывают движение датчика 1 к опрашиваемой поверхности при большом зазоре и от нее при малом зазоре. Обмотка реле 30 температурной коррекции при этом обесточена, так как цепочка 33 контактов реле 12,13 при включении тумблера 27 была разомкнутой.

При достижении датчиком 1 номинального зазора относительно опрашиваемой поверхности становится равной нулю составляющая выходного напряжения датчика, обусловленная отличием зазора от номинального значения. В результате становится нулевым напряжение на выходе фазочувствительного детектора 9, отпускается реле 12 или 13, которое управляло движением датчика. При этом замыкается цепочка 33 контактов этих двух реле, включая реле 30 температурной коррекции зазора. Это реле своими контактами 31 включается на все время до выключения тумблера 27, а контактами 32 переключает управление движением датчика 1 на контакты 39.40 соответственно реле 22, 23 канала измерения температуры.

Одновременно замыкается цепочка 17 контактов реле 12, 13, подключающая запоминающий конденсатор 18 к выходу фазочувствительного детектора 16 канала измерения температуры. Напряжение температурного сигнала на этом выходе пропорционально разности &ц - в номинального в и текущего значений температуры поверхности и величине выходного напряжения датчика при номинальном зазоре. Температурный сигнал проходит к входу суммирующего компаратора 20 через повторитель 19 напряжения, исключающий разрядку запоминающего конденсатора 18 на указанный компаратор в течение времени температурной коррекции зазора. Так как сигнал на втором входе компаратора 20 при номинальном зазоре отсутствует, то при вн - в 0 на вход компаратора 20 поступает отрицательное напряжение, срабатывает реле 22 и своими контактами 39 включает питание обмотки реле 28, которое вызывает перемещение датчика 1 к установочной базе детали (например, к центру карусельного станка), т.е. в сторону уменьшения отсчитываемого размера. При - 0 срабатывает реле 23 и своими контактами 40 включает питание обмотки реле 29, которое вызывает перемещение датчика 1 от установочной базы детали, т.е. в сторону увеличения отсчитываемого размера. При малейшем изменении зазора относительно номинального значения-включится одно из реле 12, 13 и цепочка 17 контактов этих реле разомкнется, при этом напряжение на запоминающем конденсаторе 18 сохраняется, соответствуя разности вн - в, до следующего момента достижения номинального зазора.

Перемещение датчика 1 продолжается до тех пор, пока сигнал об отклонении температуры от номинального значения ском- пенсируется противоположной по знаку частью сигнала об отклонении зазора от номинального значения, поступающей с выхода фазочувствительного детехтора 9 через делитель 24 напряжения, контакты тумблера Наружный опрос - Внутренний опрос, а при опросе внутренней поверхности - также через инвертор 26 напряжения. Оба

сравниваемые компаратором 20 сигнала пропорциональны величине выходного напряжения датчика при номинальном зазоре.

5При достижении требуемой величины коррекции зазора переключается питание обмоток реле22 и23 на выходе компаратора 20, но движение датчика в прежнем направлении продолжается некоторое время

0 вследствие инерционности переключения как реле 28. 29, так и механизма управления движением датчика. Вследствие этого сигнал компенсации от изменения зазора превысит температурный сигнал, и движение

5 датчика переключится в обратную сторону, такое же перерегулирование произойдет при движении в обратную сторону, т.е. устанавливается возвратно-поступательное движение датчика 1 в небольшом интервале

0 вблизи отсчетного положения. Эта многократная индикация используется для получения более надежного результата измерения. Опрос прекращается выключением тумблера 27.

5 После его повторного включения повторяется весь описанный выше цикл опроса поверхности.

Повышение точности измерений достигается за счет автоматического введения

0 температурной поправки в контролируемый размер опрашиваемой поверхности. Формула изобретения Способ контроля расстояния до металлической поверхности, заключающийся в

5 том, что сравнивают измеренный зазор с номинальным и перемещают датчик зазора до достижения им номинального зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности..определяют температурное от0 клонение размера контролируемой поверхности и компенсируют его дополнительным перемещением датчика зазора.

Норужньш олрос i L внутренний опрос

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при автоматизированных бесконтактных измерениях линейных размеров. Цель изобретения - повышение точности контроля. Из сигнала датчика зазора выделяют составляющую, пропорциональную температуре поверхностного слоя кон тролируемой детали, и дополнительно перемещают датчик зазора, осуществляя компенсацию температурного отклонений размера контролируемой поверхности. 2 ил.

+ о