ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРОФИЛОГРАФ-ПРОФИЛОМЕТР Советский патент 1968 года по МПК G01B21/30 

Известны оптико-механические устройства для контроля шероховатости поверхности, содержащие оптическую ощупывающую головку, проектирующую через оптическую систему движущийся при измерении луч непосредственно на барабан самописца, воспроизводящего проверяемый профиль, моторный привод для вращения барабана самописца и перемещения ощупывающей головки относительно контролируемой поверхности.

Предложенное устройство отличается тем, что оно снабжено фотоэлектрической следящей системой с дискретным исполнительным устройством, например шаговым двигателем, поворотная часть которого кинематически связана с отметчиком самописца регистрирующего устройства, а схема управления шаговым двигателем снабжена счетчиками числа включений одного из каналов управления направлением поворота двигателя и общего числа импульсов, прошедших через этот канал, и интенсиметром импульсов, прошедших по обоим каналам управления направлением поворота шагового двигателя.

Это позволяет автоматически получать числовую информацию о количестве выступов или впадин кривой профиля, суммарное значение высот выступов этого профиля и осредненный угол наклона кривой профиля к направлению движения ощупывающей головки.

На чертеже изображена блок-схема предложенного устройства.

Оптико-механический профилограф-профилометр содержит ощупывающую головку 1 со светоприводом, моторный привод 2, регистрирующее устройство 3, фотоэлектрическую следящую систему 4 и измерительный блок 5. Регистрирующее устройство 3 содержит отметчик 6 и диаграммную ленту 7. Фотоэлектрическая следящая система 4 состоит из двухэлементного позиционно-чувствительного диода 8, преобразователя 9, усилителя 10, формирователя 11 импульсов, блока 12 логики, блока 13 управления шаговым двигателем с двумя каналами управления и шагового двигателя 14. Измерительный блок 5 содержит электронный. счетчик 15 для счета импульсов отработанных шаговым двигателем 14 по одному из двух каналов управления, блок 16 счета включения одного из каналов, выдающий импульсы на счетчик 17 каждый раз, как только запускается указанный канал вращения, и интенсиметр 18, регистрирующий среднюю частоту следования импульсов по обоим каналам.

Описываемое устройство работает следующим образом.

Моторный привод 2 перемещает ощупывающую головку 1 относительно контролируемой поверхности 19 и вращает барабан регистрирующего устройства 3. Колебания светового луча на выходе ощупывающей головки 1, пропорциональные колебаниям профиля поверхности 19, по светопроводу передаются на фотоэлектрическую следящую систему 4, входом которой является двухэлементный позиционно-чувствительный фотодиод 8.

При отклонении луча в соответствии с кривой профиля поверхности 19 он выходит из зоны нечувствительности фотодиода 8, при этом последний выдает сигнал соответствующей полярности, который модулируется преобразователем 9 и усиливается усилителем 10.

Далее усиленный сигнал поступает на формирователь 11 импульсов. Сформированные импульсы с выхода формирователя 11 поступают на вход блока 12 логики.

Блок 12 логики распределяет импульсы в канал левого или правого вращения блока 13 управления шаговым двигателем 14 в соответствии с фазой опорного напряжения, снимаемого с преобразователя 9. При этом шаговый двигатель 14 производит отработку этих импульсов, одновременно перемещая посредством кинематической связи фотодиод 8 до совмещения луча ощупывающей головки 1 с линией разреза фотодиода 8, а отметчик 6 регистрирующего устройства 3, кинематически связанный с ротором шагового двигателя 14, начертит на диаграммной ленте 7 траекторию луча в масштабе, определяемом передаточным коэффициентом кинематической связи.

Измерительный блок 5 регистрирует количество импульсов отработанных шаговым двигателем 14 по обоим каналам управления. Это позволяет судить о параметрах профиля контролируемой поверхности. Число импульсов, отработанных шаговым двигателем по одному из. каналов вращения на контролируемой длине и регистрируемое счетчиком 15, соответствует сумме высот выступов профиля поверхности, измеренных от дна впадин по направлению, перпендикулярному движению ощупывающей головки 1.

Число включений контролируемого канала, регистрируемое счетчиком 17, дает количество выступов (впадин) на контролируемой длине.

Частное от деления показания счетчика 15 на показание счетчика 17 дает значение, соответствующее средней высоте выступов.

Показание интенсиметра 18 будет соответствовать осредненному углу наклона кривой профиля поверхности к направлению движения ощупывающей головки.

Оптико-механический профилограф-профилометр, содержащий ощупывающую головку, регистрирующее устройство с самописцем, воспроизводящим проверяемый профиль и моторный привод, отличающийся тем, что, с целью автоматического получения числовой информации о количестве выступов или впадин кривой профиля, суммарного значения высот выступов этого профиля и осредненного угла наклона кривой профиля к направлению движения ощупывающей головки, он снабжен фотоэлектрической следящей системой с дискретным исполнительным устройством, например шаговым двигателем, поворотная часть которого кинематически связана с отметчиком самописца регистрирующего устройства, а схема управления шаговым двигателем снабжена счетчиками числа включений одного из каналов управления направлением поворота двигателя и общего числа импульсов, прошедших через этот канал, и интенсиметром импульсов, прошедших по обоим каналам управления направлением поворота шагового двигателя.