Фотоэлектрический преобразователь для измерения линейных размеров Советский патент 1980 года по МПК B23K9/10 

: - ,: ;;, ,:, t; .: v .

Уетройет о относится к области автоматцэации сварочных процессов, а и «енио к устройствам контроля процес ..сваркЯ .- И31вестви фотоэлектрический преобравоватепь l срдержагдай объектив, скащруюиуа диафрагму с отверстием, расположённую в плоскости изображения объектива, конденсор,- фоточувствитель элемент, усилитель, схе- О || формтрования. При вращении дяаф рлгиал световое поток, поступгцосций от о свеа1еиных кромок стыка, проходит через отверстие диафрагмы на конденсор и фоточуйствительиое устройство, 15 преобразуется в электрические онгналш которые представляют последощательность импульсов с паузами, дяятельиость испульсов определяет поле зрения датчика, а длительность г 20 пауз--1зшрииу зазора в стыке. Однако ширина зазора и длительность электрического импульса связаны между собой нелинейной зависимостью. Кроме того, данное устройство не позво- 25 ляет производить количественное определение зазора в стыке.

Известен также фотоэлектрический преобразователь для измерения линей-. ных размеров 2 , содержащий объективЗО

светочувствительный элемент, неподвижную диафрагму с прорезью, подвижную диафрагму с отверстием и преобразователь электрических сигналов. В данном устройстве погрешность нелинейности будет зависеть от радиуса вращения и будет тем незначительнее, чем больше радиус вращения и меньше поле зрение датчика.

Таким образом, недостатком устройства является большой диаметр сканирующего устройства.

Целью настоящего изобретения явля|ется уменьшение габаритов устройства с одновременным увеличением точности измерения.

Поставленная цель достигается за счет того, что отверстие подвижной диафрагмы выполнено в виде радиальной цели, длина которой превышает разность чЯпочР неподвижной диафрагмь где ,M pmJn - соответственно максимальный и минимальный радиусы прорези.

При этом форма прорези неподвижной диафрагмы определена зависимостью )КФ/5«ПФ, где р и Р полярные координаты прорези, полюс которых совмещен с центром вращения подвижной диафраг-мы К - постоянный коэффициент.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства;- на фиг. 2 схематично пояснен принцип линейного измерения зазора.

Бло5 -схема устройства содержит объектив 1, подвижную диафрагму 2, неподвижную диафрагму 3, конденсатор 4, фоточувствительный элемент с усилителем 5, преобразователь 6, измеритель 7 длительности, блок 8 индикации

Устройство работает следующим образом.

Фотоэлектрический преобразователь устакавливатот так, чтобы его оптическая ось была перпендикулярна состыкованным к поверхностям (фиг. 1). При этом в плоскости изображений объектива оказывается участок измеряемого стыка. При вращении щели вокруг центра зона пересечения движущейся щели и неподвижной разворачивается в соответствии с гр&пцлЛ; (см. фиг. 2). - Изменение углаАЧ соответствует линейное изменение , поэтому для измерения зазора в стыке не обязг1тельным является совмещение оси стыка с Осью датчика. Длительность интервалов времени между моментами пересечения щелью кромок пропорциональна расстоянию между кромками. Вхождение щели в начало прорези диафраглы вызывает появление света на светочувствительном элементе 5, пересечение щелью кромок и прохождение по изображению зазора сопровождается пропаданием . света на входе схемы 5, второе пересечение кромки сопровождается появлением света, и выход щели за пределы прорези создают второе пропадание света.

Свет, прсяиедший через обедиафрагмы, собирается с помощью конденсатора 4 на светочувствительном элементе 5 схемы где преобразуется в электрические импульсы, и после усиления и формирования по крутизне фронтов поступает на схему преобразователя б для выделения импульса паузы. Переход напряжения, соответствующий началу зоны измерения, запускает первый триггер схемы. Второй триггер) запускается при пересечении щелью изображения кромки стыка. Первый триггер перебрасывается вторично вторым импульсом кромки, а второй переброс второго триггера осуществляется импульсом конца зоны измерения. Импульсы обоих триггеров перекрываются во времени между моментамипересечения щелью, изображений кромок стыка. Пропустив эти Импульсы через схему И получаем

-на выходе преобразователя 6 импульсы стыка, длительность которых пропорциональна ширине зазора в стыке и которые поступаю на схему измерения длительности, собранной на операционном усилителе, на выходе которого снимается напряжение, пропорциональное длительности Импульса стыка. Это напряжение поступает на цифровой вольтметр, отградуированный в миллиметрах.

Предложенное техническое решение 5 обеспечивает высокую линейность развертки, что позволяет измерять ширину зазора в стыке с высокой точностью при большом поле зрения.

Устройство может быть использовано 0 в системах управления процессом сварки, когда невозможно обеспечить постоянство зазора в стыке при сборке изделия под сварку.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь для измерения линейных размеров, содержащий объектив, светочувствительный элемент, неподвижную Диафрагму с прорезью, подвижную диафрагму с отверстием и преобразователь электрических сигналов, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства с одновременным увеличением точности измерения, а отверстие подвижной днафрагмд выполнено в виде радиальной щели длина которой превышает разность - неподвижной диафрагмы, где|.и ,-cooTветственно максимальный и минимальный радиусы прорези, при этом форма прорези неподвижной диафрагмл определена зависимостью J)-kP/&inP ,

гдер и р - полярные кординаты прорези полюсы которых совмещены с центром вращения подвижной диафрагме / К - постоянный коэффициент.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 433981, В 23 К 9/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР 204605, кл. В 23 К 9/10, 1966.