Оптический датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 753267 А 1 19) 1 В 210 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР МИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИД ЕЛ В 4 ся к измеритель- общая загрязненность изделия и тому подо(л устройствам для бное).еров изделий ци- Цель изобретения - повышение точновал, а также ли-" сти измерения,Поставленнаяцель достйгается тем что 4 содержащее ис- оптический датчик, содержащий источник гибкий световод излучения, первый гибкий световод в ходе тобъекта, второй лучей, отражаемых от изделия, второй гиб- а емник, регистри- кий световод, фотоприемник, регистрируюу, скрепленную с щее устройство и насадку, скрепленную с их световодбв, общим концом обоих гибких световодов, соройствоимеетне- держит вторую пару гибких световодов с влияния погреш- общей насадкой, расположенной соосно с тоянием отража- насадкой первой парй гибких световодов в я(шероховатость, плоскости, перпендикулярной оси контро 1(71) Украинский филиал Государственногонаучно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-транспортного парка(56) Воронцов А, Н, Фотоэлектронные системы контроля линейных величин. - М,: Машиностроение, 1965.Носов Ю. Р. Сидоров А. С. Оптроны и ихприменение, - М Радио и связь, 1961.Испытательные приборы и стенды. Зкспрес-информация, М, ВИНИТИ, М 36, 1988.Патент США М 3536405, кл, 0 01 В11/06, 1972,Авторское свидетельство СССРМ 1265477, кл. С 01 В 21/00; 1986,Изобретение относит ной технике, а именно к контроля линейных разм линдрической формы типа нейных перемещений. Известно устройство,точник излучения, первый в ходе лучей, отражаемых о гибкий световод, фотопри рующий прибор и насадк общим концом обоих гибк Однако известное уст высокую точность за счет ностей, связанных с сос ющей поверхности издели(57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности от перемещения вала в про странстве. Цель достигается тем, что датчик снабжен базирующим элементом, позволяющим исключить влйяние "прострайственного перемещенйя; Таким образом информационный сигнал изменяется только от изменения размера изделия, Кроме того, за счет дифференциальной конструкции датчика исключается влйянйе -йзменейия шероховатости йоверхности изделия, 1 ил,лируемого изделия, второй излучатель и второй фотоприемник, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами обоих фотоприемников, а выход - с входом регистрирующего устройства.На чертеже представлена схема оптического датчика,Оптический датчик содержит источник 1 (1.1 и 1.2) излучения, два осветительных гибких световода 2 (2.1 и 2.2), два приемных гибких световода 3 (3.1 и 3,2), на одном конце каждой пары которых имеется насадка 4 (4,1 и 4.2). Насадки 4,1 и 4,2 расположены соосно друг с другом и эталонным 5 и контролируемым 6 изделиями, Вторые концы световодов 3,1 и 3.2 соединены с парой фотоприемников 7 и 8 соответственно. Выход фотоприемника 7 соединен с одним из выходов блока 9 вычитания, второй вход которого соединен с блоком 10 стабилизированных, напряжений. Выход фотоприемника 7 и блока 9 вычитания соединены с дифференциальным усилителем 11, выход которого соединен с регистрирующим блоком 12. Кроме того, оптический датчик содержит устройство 13 базирования, на котором устанавливают эталонное 5 и контролируемое 6 изделия,Сигнал с фотоприемника (напряжение) 01 можно представить следующим образом: 01= Оь 1+Ом (") где Оь 1 - полезная составляющая сигнала, зависящая от расстояния между насадкой и отражающей поверхностью изделия;01 - помеха, связанная с шероховатостью отражающей поверхности.Согласно данным исследований величина этой погрешности существенна и зависит от материала иэделия и качества обработки поверхности,Тогда сигнал 02 с второго канала, установленного соосно первому,(2) 02 ОЬ 2+Од ЬО=( Оь 1 - Оь 2)+(Оь 1 Ць 2 ) (3) Так как величина погрешностей от шероховатости и общей загрязненности поверхности для конкретной отражающей поверхности может считаться постоянной где Оь и 0 - аналогичные в (1) составляющие сигнала,Если теперь 01 и 02 подать на выходы дифференциального усилителя 11, то на его выходе будет сигнал(она может меняться при переходе к другому экземпляру изделия), то второе слагаемое в скобках в (3) равно нулю, т.е. сигнал навыходе дифференциального усилителя про 5 порционален раэйости полезных составляющих сигналов, связанных только срасстояниями от насадок до отражающихповерхностей, Если обеспечить при базировании неизменность, например, расстояния10 Ь 1 и, следовательно, Оь 1, то изменениеп 2(0 ь 2) будет связано с изменением размера между отражающими поверхностями,При этом измерение будет выполнено с компенсацией погрешностей от шероховатостии общей загрязненности отражающих поверхностей,Эталонная деталь 5 с нормальным значением диаметра и заданной шероховатостью поверхности устанавливается наустройство 12 базирования между насадками 4,1 и 4.2 осветительных 2,1 и 2,2 и приемных 3,1 и 3.2 световодов 1,1 опорного 1 иизмерительного 1.2 каналов. Базированиемпредусмотрено неизменное расстояние Ь 125 от торцов насадки 4.1 опорного канала доточек А и А эталонной 5 и измеряемой деталей, Базированием также предусмотреноперемещение насадки 4.2 измерительногоканала относительно поверхности эталонной деталивдоль измерительной оси дляполучения идентичных сигналов на выходефотоприемников (ФПУ 1 и ФПУ 11), 7, 8.Если сигналы ФПУ 1 и ФПУ 11 равны повеличине, то блок 9 вычитания работает как35 повторитель напряжения, и на входы дифференциального усилителя (ДУ) 11 поступают равные сигналы, о чем свидетельствуетнулевой уровень на выходе ДУ, В случаеневозможности механической регулировкой добиться идентичности сигналов на входе ДУ, в измерительном каналепредусмотрена более плавная регулировкапри помощи блока 10 стабилизированныхнапряжений (БСН) и блока 9 вычитания (БВ).45 Изменяя напряжение на выходе БСМ, добиваемся идентичности сигналов на входе ДУ,Если в измерительный зазор между насадками 4.1 и 4.2 световодов аналогично поместить измеряемую деталь с индивидуальной50 шероховатостью и общей загрязненностьюповерхности, а также диаметром, отличающимся в ту или иную сторону от нормального размера, то на выходе ДУ появитсясигнал, прбпорциональный отклонению в55 размере,Поскольку зазор Ь 1 от поверхности детали до торцов световодов опорного каналаостался неизменным. то изменение сигналана выходе ФПУ 1 будет только за счет шероховатости и общей загрязненности измеряемой детали, В измерительном канале изменение сигнала произойдет из-за разницы линейных размеров деталей, а также из-за индивидуальной шероховатости и загрязненности измерительной детали,Поскольку Оь - со зс, то учитывая (3), получаем т.е, сигнал на выходе ДУ 10 пропорционален изменению размеров деталей независимо от шероховатости поверхности.Задача повышения качества продукции предусматривает внедрение метрологического обеспечения на всех этапах производства. Важным звеном ее решения является создание высокоточных средств измерений, которое возможно включать в технологические процессы контроля, в том числе активного, Согласно исследованиям величина погрешностей от шероховатости - зна. чительная величина. Поэтому устранение указанной погрешности эа счет ее компенсации путем вычитания сигналов двух каналов в дифферениальном усилителе позволит существенно повысить точность оптического датчика.Формула изобретения 5 Оптический датчик, содержащий две оптоэлектронные системы, каждая из которых выполнена в виде источника излучения и фотоприемника, и схему сравнения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 10 точности измерений; он снабжен двумя парами гибких световодов с общей насадкой в каждой мере, блоком регистрации, и базирующим элементом, насадки установлены соосно по разные стороны от поверхности 15 баэирующего элемента, одна из них жесткосвязана с базирующим элементом и установлена на фиксированном расстоянии от поверхности базирования. а другая - с возможностью перемещения, пары световодов 20 оптически сопряжены с соответствующимиисточниками излучения и фотоприемниками, выходы фотоприемников подключены к входам схемы сравнения, выполненной в виде дифференциального усилителя, выход 25 схемы сравнения связан с блоком регистрации.