Устройство для контроля окружного шага зубчатых колес Советский патент 1992 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к контрольно-изме- рительным устройствам для измерения параметров зубчатых колес.

Известно устройство для поэлементного контроля зубчатых колес, например, контроля разности соседних окружных.шагов, содержащее два экстремальных фотоэлектрических преобразователя, диафрагму с двумя щелями, имеющими определенное расстояние между собой, электронный блок, связанный через два информационных входа с соответствующими входами фото электрических преобразователей, индикатор и контролируемое колесо. Экстремальные фотоэлектрические преобразователи, расстояние между которыми равно L, настраивают на контроль выбранного параметра. При вращении колеса с преобразователя снимают два сигнала, интервал времени между которыми характеризует погрешность колеса от неравномерности скорости его вращения, а с преобразователя с

двумя щелями снимают сигналы, интервал времени между которыми характеризует скорость вращения колеса в момент измерения его погрешности. Результат от деления характеризует измеряемую величину.

Недостатками известного устройства являются следующие: устройство не дает информации о численном значении измеряемой величины, а выдает только относительную информацию. Из-за погрешности профиля зуба и зависимых между собой линейных размеров двух .щелей единого фото- приемника сигналы, получаемые фотоприемником, могут иметь различное время появления, что ведет к увеличению погрешности измерения. Принцип кодирования получаемой информации в устройстве временной, поэтому он также ведет к появлению погрешности.

Известно устройство для бесконтактного контроля зубчатых колес с применением кольцевого лазера, содержащее электропривод, контролируемое колесо, отметчик

сл

с

ГО О

А

ю

одного оборота, кольцевой лазер, электромагнитную муфту, осветитель с проектирующей щелью, оптико-электронный преобразователь с приемной щелью, электронный блок обработки информации, связанный посредством трех информационных входов с соответствующими выходами кольцевого лазера, отметчика одного оборота и оптико-электронного преобразователя, регистрирующее устройство. Контролируемое колесо, отметчик одного оборота, кольцевой лазер, муфта расположены жестко на одной оси с электроприводом. Контролируемое ко- песо вращают с постоянной угловой скоростью, заполняют интервал между двумя последовательными сигналами от оптико- электронного преобразователя импульсами кольцевого лазера и по этим результатам судят о фактических значениях параметров зубчатых колес:о значении номинального окружного шага, накопленной погрешности измерения колеса и т.д.

Недостатками известного устройства являются погрешность, обусловленная временным кодиров анием информации, получаемой от профиля зуба контролируемого Konei , а именно крутизна переднего и заднего фронтов импульса, получаемого от оптико-электронно го преобразователя, зависит or стабильности угловой скорости колеса, а также погрешность, обусловленная наличием приемной щели в оптико- электронном преобразователе, связанная с дифракцией светового сигнала на границе щели.

Целью изобретения является повышение точности измерения окружного шага зубчатых колес.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, имеющем осветитель с проектирующей щелью, кольцевой лазер, отметчик одного оборота, оптико-электронный преобразователь, электронный блок обработки информации, содержащий три независимых информационных входа, связанных с выходами кольцевого лазера, отметчика одного оборота и оптико-электронного преобразователя, регистрирующее устройство, контролируемоезубчатое колесо, оптико-электронный преобразователь выполнен в виде двух идентичных фотоприемников, а электронный блок обработки информации имеет дополнительный вход, связанный с соответствующим выходом фотоприемника.

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграмма работы устройства: на фиг.З - схема обработки сигнала, отраженного от зуба колеса, фотоприемниками.

Устройство для контроля окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес содержит (фиг.1) осветитель 1 с проектирующей щелью, идентичные фотоприемники 2 и 3, контролируемое зубчатое колесо 4, кольцевой лазер 5, отметчик 6 одного оборота, электронный блок 7 обработки информации, регистрирующее устройство 8.

0В состав электронного блока 7 обработки информации входят усилители-формирователи 9 и 10 импульсов, компаратор 11, первый 12, второй 13 и треуий 14 счетчики зубьев, первая логическая схема И 15, триг5 rep 16, счетчик 17 до двух, вторая логическая схема И 18, первый 19 (для числа зубьев колеса на один больше) и второй 20 (за один полный оборот отметчика) регистры импульсов от кольцевого лазера, схема 21

0 сравнения, делитель 22 на число зубьев колеса, третий регистр 23 эталонного числа импульсов, логический блок 24, первое оперативное запоминающее устройство 25, второе оперативное запоминающее устрой5 ство 26, логическая схема НЕ 27, вычитающий блок 28, регистр.29 констант, умножитель 30.

Устройство работает следующим образом.

0 При вращении с постоянной угловой скоростью кольцевого лазера, контролируемого зубчатого колеса и отметчика одного оборота, расположённых жестко на одной оси. проектирующая шел ь осветит ел я 1 фор5 мирусг на поверхности зуба световой штрих шириной Н, который, отражаясь от зуба, попадает на независимые фотоприемники 2 и 3, занимая в динамике на их поверхности последовательные положения 0-6 (фиг.З).

0 Сигналы, принятые фотоприемниками, поступают на третий и четвертый мнформаци- онные входы электронного блока 7 обработки информации (фиг.1). На второй информационный вход блока 7 поступают

5 импульсы от кольцевого лазера 5, а на первый вход - сигналы от отметчика 6 одного оборота. Информация, полученная в цифровом виде электронным блоком 7, обрабатывается в нем и поступает на вход

0 регистрирующего устройства 8. Обработка сигналов в электронном блоке 7 обработки информации происходит следующием путем. Третий и четвертый информационные входы электронного блока связаны с входа5 ми идентичных усилителей-формирователей 9 и 10, На эти входы поступают сигналы с фотоприемников. С выходов усилителей- формирователей 9 и 10 импульсы, характеризующие появление зуба колеса, попадают на первый и второй входы компаратора 11, на выходе которого имеем последовательность импульсов, указывающую на определенную точку профиля зубча колеса омп (фиг.2). Эти импульсы поступают на входы первого 12 и второго 13 счетчиков зубьев колеса и на вход третьего счетчика 14 числа зубьев колеса (введение счетчика 14 обусловлено необходимостью получения информации за полный оборот контролируемого зубчатого колесг). Второй информационный вход электронного блока связан с вторыми входами первой 15 и второй 18 логических схем И, на которые поступают сигналы от кольцевого лазера 5, Первый информационный вход электронного блока связан с входом счетчика 17 до двух и вторым входом триггера 16. На счетчик до двух и триггер поступают сигна лы от отметчика 6 одного оборота. Инверсный выход триггера 16 соединен с входом логического блока 24 и своим сигналом подготавпивает его к работе, инверсный выход триггера выдает сигнал и на третий вход первой логической схемы И 15. Логический блок после запуска триггером выдает команду в первое оперативное запоминающее устройство 25 на запись получаемой им информации. Выход третьего счетчика 14 числа зубьев колеса подключен к первому входу первой логической схемы И 15. Информация с выхода этой логической схемы поступает на шину данных первого оперативного запоминающего устройства 25. На адресную шину первого оперативного запоминающего устройства поступают сигналы от первого счетчика 12 зубьев, но только 0 том случае, если третий счетчик числа зубьев выдает разрешение на второй вход счетчика 12 (т.е., когда получена информация от всех зубьев колеса). Таким образом ПРОИСХОДИТ запись информации в первое оперативное запоминающее устройство, в каждой ячейке памяти которого хранится число импульсов от кольцевого- лазера в промежутке между соседними зубьями колеса - Ni-г, N2-3, N3-4... и т.д. Сигналы от первой логической схемы И 15 поступают и на вход первого регистра 19 импульсов, где происходит запись числа импульсов от кольцевого лазера за полный оборот контролируемого колеса. Выход счетчика 17 до двух подключен к первому входу второй логической схемы И 18, а к второму входу этой схемы подключен выход кольцевого лазера.

Импульсы с выхода второй логической схемы И 18 подаются из вход второго регистра 20 импульсов. Выход регистра 20 соединен с входом делителя 22 на число зубьев колеса и вторым входом схемы 21 сравнения. ПерьыГ вход последней соединен с выходом регистра 19. Выход делителя 22 подключен к входу регистра 23 эталонного числа импульсов, куда записывается количество импульсов от кольцевого лазера 5 в промежутке между зубьями колеса - МЭт (фиг.2). Выход регистра 19 (фиг.1) подключен к первому входу схемы 21 сравнения. В последней происходит сравнение числа импульсов or кольцевого лазера, занесенных в

10 регистры 19 и 20. При несовпадении содержимого этих регистров в схеме сравнения (например, при пропадании импульса хотя бы от одного зуба колеса) дальнейшая обработка информации прекращается. При сов15 падении величин числа импульсов сигнал со схемы сравнения поступает на второй вход триггера 16, который при получении этого сигнала возвращается в исходное состояние, далее этот же сигнал со схемы срэвне0 ния подается как команда считывания информации на вход считывания первого оперативного запоминающего устройства 25, на второй вход вычитающего блока 28, на вход логической схемы НЕ 27. которая

5 выдает команду на запись во второе оперативное запоминающее устройство 26.

Сигнал со схемы сравнения подается и на второй вход второго счетчика 13 зубьев, который своим выходом подключен к адрес0 ной шине второго оперативного запоминающего устройства 26. После поступления команды на считывание на первое оперативное запоминающее устройство со схемы сравнения с его выхода на первый вход вы5 читающего блока 28 поступает содержимое ячеек памяти и в блоке 28 происходит вычитание из содержимого ячеек эталонного числа импульсов МЭт. которое вводится с выхода регистра 23 эталонного числа им0 пульсов на третий вход блока 28. На выходе вычитающего блока имеем: N1-2-N3T-A N1-2,N -3-N3r Л N2-3;

Ыз-4-Мзг АМз-4,- 5

Nn {n+i)-N9r A Nn-On-1),

Информация с выхода вычитающего блока 28 поступает на шину данных второго оперативного запоминающего устройства 0 26, где происходит запись этой информации, после окончания записи во второе опе- ративное,, запоминающее устройство логический блок 24 со второго выхода выдает команду на считывание содержимого и 5 запускает в работу регистр 29 констант, s который предварительно заносятся 2-число зубьев колеса, m - модуль колеса, 1296 103 угловых секунд 360°. С выхода регистра констант информация поступает на первый

вход умножителя 30, а на второй - с выхода второго оперативного запоминающего устройства. На выходе умножителя 30 имеем;

Atn-(n+ir A x АМп-(п+1). где At - погрешность окружного шага;

.г-т.1(Я

1296-103

Л Nn-(n+i) - число импульсов, характеризующее погрешность окружного шага.

Информация с выхода умножителя поступает на регистрирующий блок 8.

Использование предлагаемого устройства для контроля окружного шага зубчатых колес обеспечит по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества. За счет применения приемника оптического изображения, выполненного в виде двух независимых фотоприемников, фиксация углового положения профиля зуба осуществляется посредством геометрического кодирования информации, что обеспечивает более высокую точность измерения.

В примере конкретного выполнения на фиг.З рассмотрен случай, когда ширина све- точувстяительных поверхностей фотопри- емник в в сумме с расстоянием между этими светочувствительными поверхностями равна ширине отраженного от зуба светового штриха, однако для работоспособности устройства это условие не является необходимым.

Формула изобретения 1. Устройство для контроля окружного шага зубчатых колес, содержащее осветитель с проектирующей щелью, отметчик од- ного оборота и кольцевой лазер, механически связанные с контролируемым колесом, оптико-электронный преобразователь и электронный блок обработки информации, входы которого подключены к выходам отметчика одного оборота, кольцевого лазера и оптико-электронного преобразователя, регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оптико-электронный преобразователь выполнен в виде двух идентичных фотоприемников, выходы которых являются первым и вторым выходом оптико-электронного преобразователя, а электронный блок обработки информации выполнен с четвертым входом, подключенным к второму выходу оптико-электронного преобразователя.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что электронный блок обработки

5 информации выполнен в виде двух усилителей-формирователей, входы которых являются третьим и четвертым входами электронного блока соответственно, последовательно соединенных компаратора, пер0 вого счетчика зубьев, первого оперативного запоминающего устройства, вычитающего блока, второго оперативного запоминающего устройства, умножителя ,и регистрирующего блока, последовательно соединенных

5 первой логической схемы И, первый вход которой является вторым входом электронного блока, первого регистра импульсов, схемы сравнения, выход которой подключен к второму входу первого оперативного запо0 минающего устройства и второму входу вычитающего блока, и логической схемы НЕ, выход которой подключен к второму входу второго оперативного запоминающего устройства, последовательно соединенных

5 счетчика до двух, вход которого является первым входом электронного блока, второй логической схемы И, второй вход которой объединен с вторым входом электронного блока, второго регистра импульсов, выход

0 которого подключен к второму входу схемы сравнения, делителя на число зубьев м третьего регистра, выход которого подключен к третьему входу вычитающего блока, второго счетчика зубьев, входы которого

5 подключены к выходам компаратора и схемы сравнения, а выход подключен к третьему входу второго оперативного запоминающего устройства, третьего счетчика зубьев, включенного между выходов

0 компаратора и вторым входом первой логической схемы И, и последовательно соединенных триггера, входы которого подключены к первому входу электронного блока и выходу схемы сравнения, а выход

5 подключен к третьему входу первого оперативного запоминающего устройства и регистра констант, выход которого подключен к второму входу умножителя, а четвертые входы первого и второго оперативных запо- 0 минающих устройств подключены к выходу первой логической схемы И и первому выходу логического блока соответственно.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит фотоприемники, кольцевой лазер и блок обработки информации. Применение двух фотоприемников позволяет повысить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Z:

fo&opo,

m

2tT -i296-103t

з&л

Jr&M

h

{XdfXi

Jpf6eff

2rr t296-W

ioSopom

z,

Ц 2

L

P

Aw

p

P

i

p

fe

N v

l