Устройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ордена Ленина и ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт электросваркиим. Е. О. Патона(56) Вагнер Е. Т., Митрофанова А. А.и Барков В. Н. Лазерные и оптические методы контроля в самолетостроении. М.:Машиностроение, 1977, с. 37.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХРАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА ПРИ ДЕФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованопри контроле пространственного положенияосевой линии свариваемых цилиндрическихдеталей в процессе сварки. Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля. Первый реверсивный двигатель может изменять фокусноерасстояние коллиматора в соответствии с кодом, поступающим с выхода цифрового фазометра на вход первого блока управленияреверсивным двигателем. Второй реверсивный двигатель управляется вторым блоком ЯО 1219915 А управления реверсивным двигателем и перемещает подвижную оснастку в точку, соответствующую коду на входе второго блокауправления реверсивным двигателем. Навход второго блока управления реверсивным двигателем поступает код, соответствующий координате контролируемой точки М..Код сравнивается в компараторе с кодом,поступающим с выхода реверсивного счетчика. При изменении входного кода Х, вбольшую сторону выходной сигнал компаратора стробирует логический элемент и разрешает прохождение импульсов от опорного генератора на суммирующий входреверсивного счетчика и через усилительмощности - на прямой вход второго реверсивного двигателя. В момент равенства кодов поступление импульсов на реверсивный Жсчетчик прекращается. При изменении кодаМ, в меньшую сторону импульсы от опор- Цфного генератора будут поступаеть на вычита- уахиюющий вход реверсивного счетчика и на вход ивавторого реверсивного двигателя. Любое изменение входного кода Х, будет приводить кповороту второго реверсивного двигателя вту или иную сторону, Меняя код Х, йможно перемещать подвижную оснасткувдоль осевой линии свариваемого объектаи усганавливать ее в любой контролируемойточке. 3 ил.451-1 т - 1 то 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле пространственного положения осевой линии свариваемых цилиндрических деталей в процессе сварки.Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока обработки и блока управления реверсивным двигателем; на фиг. 3 - временная диаграмма работы блока обработки.Устройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации содержит последовательно установленные и оптически связанные излучатель 1, модулятор 2 и коллиматор 3, позиционно-чувствительный целевой знак 4, регистратор 5, светоделительную пластинку 6, полупрозрачную пластинку 7, установленные по ходу оптического луча, подвижную оснастку 8, на которой закреплен позиционно-чувствительный целевой знак 4, установленную на свариваемом объекте 9.Устройство содержит также первый и второй реверсивные двигатели 10 и 11, механически связанные соответственно с коллиматором 3 и подвижной оснасткой 8, первый и второй блоки 12 и 13 управления реверсивным двигателем, подключенные соответственно к первому и второму реверсивным двигателям 10 и 11, первый и второй дифференциальные усилители 14 и 15, подключенные соответствующими входами к выходам позиционно-чувствительного целевого знака 4, блок 16 обработки, подключенный входом к выходам первого и второго дифференциальных усилителей 14 и 15, а выходом - к регистратору 5, последовательно соединенные фотоприемник 17, оптически связанный со светоделительной пластинкой 6, и цифровой фазометр 18, подключенный соответствующими выходами к модулятору 2, первому блоку 12 управления реверсивным двигателем и регистратору 5, опорный генератор 19, подключенный к блоку 16 обработки, регистратору 5, первому и второму блокам 12 и 13 управления реверсивным двигателем, и опорный датчик 20, подключенный к второму входу цифрового фазометра 18 и вторым входам первого и второго дифференциальных усилителей 14 и 1 Ь.Каждый из блоков 12 и 13 управления реверсивным двигателем содержит компаратор 21, две схемы И 22 и 23, реверсивный счетчик 24 и два усилителя 25 и 26 мощности. Блок 16 обработки содержит коммутатор 27, аналого-цифровой преобразователь 28, два буферных регистра 29 и 30, два формирователя 31 и 32, триггер ЗЗ и схему ИЛИ 34. 5 10 15 20 25 30 35 40 Устройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации работает следующим образом,Излучатель 1 (в качестве которого может быть использован гелий-неоновый лазер), модулятор 2, коллиматор 3 и первый реверсивный двигатель 10 закрепляют на неподвижной базовой оснастке. Первый реверсивный двигатель 10 имеет механическую связь с коллиматором 3 и может изменять его фокусное расстояние в соответствии с кодом К, поступающим с выхода цифрового фазометра 18 на вход первого блока 12 управления реверсивным двигателем, Позиционно-чувствительный целевой знак 4 с закрепленной на его входе полупрозрачный пластинкой 7 устанавливают на подвижной оснастке 8, приводимой в движение реверсивным двигателем 11 и способной перемещаться вдоль оси свариваемого объекта 9, Второй реверсивный двигатель 11 управляется вторым блоком 13 управления реверсивным двигателем и перемещает подвижную оснастку 8 в точку, соответствующую коду Х, на входе второго блока 13 управления реверсивным двигателем. Опорный датчик 20 и фотоприемник 17 устанавливают в зоне прохождения отраженных от светоделительной пластинки 6 лучей. Светоделительную пластинку 6 устанавливают на неподвижной оснастке в непосредственной близости от свариваемого объекта 9, Опорный датчик 20 аналогичен позиционно-чувствительному целевому знаку 4 и может предоставлять, например, четырехквадратный фотодетектор с измерительной схемой, которая имеет в своем составе фильтры нижних частот. Выходы опорного датчика 20 11. и позиционно-чувствительного целевого знака 4 11., сигналы на которых пропорциональны координате Х, соединены с входами первого дифференциального усилителя 14, а выходы, сигналы на которых пропорциональны координате У - с входами второго дифференциального усилителя 15. Таким образом, напряжения на выходах дифференциальных усилителей 14 и 15 соответственно равны13 х = 1.1 х - 11 щ г фгде 13 х, 1.1,о - координаты положения лазерного луча относительно неподвижной оснастки;11 х,1.1 у - координаты контролируемойточки оси свариваемого объекта 9 относительно лазерноголуча;0 х, О т - координаты контролируемойточки оси свариваемого объекта 9 относительно неподвижной оснастки.На вход второго блока 13 управления реверсивным двигателем поступает код Хсоответствующий координате Х контролируемой точки. Код И, сравнивается в компараторе 21 с кодом %. При изменении входногокода Мв большую сторону выходной сигнал компаратора 21 стробирует логический элемент 23 (логическое И), и разрешает прохождение импульсов от опорного генератора 19 на суммирующий вход реверсивного счетчика 24 и через усилитель 26 мощности - на прямой вход второго реверсивного двигателя 11. В момент равенства кодов на выходе реверсивного счетчика 24 як и входного кода И, прекращается поступление импульсов на реверсивный счетчик 24. При изменении кода 1 Ч в меньшую сторону стробируется логический элемент 22 (логическое И) и импульсы от опорного генератора 19 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 24и через усилитель 25 мощности - на вход 10 (5 второго реверсивного двигателя 11. Этот процесс продолжается до момента равенства кодов Ха=Як. Таким образом, любое изменение входного кода Х приводит к повороту второго реверсивного двигателя на соответствующий изменению кода 4 И, угол в ту или иную сторону в зависимости от знака Ь 3 Ч Меняя код И, на входе второго блока 13 управления реверсивным двигателем, можно перемещать подвижную оснастку 8 вдоль осевой линии свариваемого объекта и устанавливать ее в любой (наперед заданной) контролируемой точке.С выходов дифференциальных усилите 30 лей 14 и 15 сигналы Бх и Бу поступают на блок 16 обработки.Коммутатор 27 представляет собой аналоговый ключ и подключает поочередно выходы дифференциальных усилителей 14 и 15 к входу аналого-цифрового преобразователя 28. Коммутатором 27 управляет счетный триггер 33, на вход которого поступают импульсы от опорного генератора 19. По переднему фронту сигнала 11 зз на прямом выходе счетного триггера 33 с помощью 40 формирователя 31 вырабатываются импульсы 11, (фиг. 3) по которым код координаты Мх переписывается с выхода аналогоцифрового преобразователя 28 в буферный регистр 29 и и через схему ИЛИ 34 4 происходит повторный перезапуск аналогоцифрового преобразователя 28. По переднему фронту сигнала 11 33 на инверсном выходе счетного триггера 33 с помощью формирователя 32 вырабатываются импульсы Б 32, по которым код координаты Мт переписывается с выхода аналого-цифрового преобразователя 28 в буферный регистр 30 и через схему ИЛИ 34 происходит повторный запуск аналого-цифрового преобразователя 28. Коды координат Ми Хт от блока 16 отработки поступают на регистратор 5. 55Управляющий сигнал частотой Г,с цифрового фазометра 18 поступает на модулятор 2. Модулированный лазерный луч после светоделительной пластинки 6 разделяется на два луча - первый луч попадает на опорный датчик 20, а второй, отразившись от полупрозрачной пластинки 7 и светодетельной пластинки 6, попадает на фото- приемник 17, В состав опорного датчика 20 и позиционно-чувствительного целевого знака 4 кроме четырехквадрантного детектора, включенного по мостовой схеме, входит фильтр нижних частот, поэтому напря(жения 11 хо, (1 уо, 11 х и 1(у представляют собой сигналы постоянного тока. В качестве сигнала Поп который от опорного датчика 20 поступает на вход цифрового фазомета 18, может использоваться напряжение Уто или 1.1 хо, взятое до фильтра нижних частот. При помощи цифрового фазометра 18 измеряется разность фаз между сигналом 1.)оп и сигналом на выходе фотоприемника 17. Значение кода К. на выходе цифрового фазометра 18 определяется из выраженияо (1. + У)Сгде 1 - коэффициент преобразования цифрового фазометра 18;п - показатель переломления среды; Ео - опорная частота цифрового фазометра 18;С - скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме;1.о - расстояние от светоделительной пласстинки 6 до ближайшего контролируемого осевого сечения свариваемого объекта 9;ЬЯ - координата контролируемой точки осевого сечения свариваемого объекта, отсчитанная от ближайшего к излучателю контролируемого сечения.Последнее выражение можно переписать в виде(Х, = 1 Чо + 1 ЧаИзмерив значение Мо в ближайшем контролируемом осевом сечении свариваемого объекта 9 и вычитая его из 1 Ч( при переходе к последующим контролируемым точкам, можно точно определить положение позиционно-чувствительного целевого знака 4 вдоль оси свариваемого объекта 9,Формула изобретенияУстройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации, содержащее последовательно установленные и оптически связанные излучатель, модулятор и коллиматор, позиционно-чувствительный целевой знак и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено светоделительной и полупрозрачной пластинками, установленными1219915 Раг витель Т. Николаевад И. Верее Корректор Аж б 71 Подннсноественного комитета СССРобретений и открытий- 35, Раушская иаб., д. 4/5г, Ужгород, ул. Проектная,Сост Техр Тира И ПИ Госуда по делам изМосква, Ж ПП Патент едактор А. Воровичаказ 13 4/49ВН уч 1130клиал последовательно по ходу оптического луча между коллиматором и познцнонно-чувствительным целевым знком, подвижной оснасткой, жестко связанной с позиционно-чувствительным целевым знаком и предназначенной для связи с объектом, первым и вторым реверсивным двигателями, механически связанными соответственно с коллиматором и подвижной оснасткой, первым и вторым блоками управления реверсивным двигателем, подключенными соответственно к первому и второму двигателям, первым н вторым дифференциальными усилителями, подключенными соответствующими входами к выходам позиционно-чувствительного целевого знака, блоком обработки, подключенным соответствующими входами к выходам первого.и второго дифференциальных усилителей, а выходом - к регистратору, последовательно соединенными фотоприемником, оптически связанным со светоделительной пластинкой, и цифровым фазометром, подключенным соответствующими выходами к модулятору, первому блоку управления реверсивным двигателем и регистратору, опорным генератором, подключенным к блоку обработки, регистратору, первому и второму блокам управления реверсивным двигателем и опорным датчиком, оптически связанным со светоделительной пластинкой, а соответствующими выходами подключенным к второму входу цифрового фазометра и вторым входам первого и второго дифференциальных усилителей.