Способ определения угловых положений поверхности объекта и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСС цИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 82784 А 1 01 В 21 22(5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ство ССС /00, 1980 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Куйбышевский авиационный институт им, С,П.Королева(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБЬЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретениеотносится к измерительной технике и может использоваться для измерения угла отклонения поверхности контролируемых деталей, деформаций поверхностей деталей и узлов в машиностроении, Целью изобретения является расширение области применения за счет циклического изменения потока излучения на контролируемую и образцовую поверхности и определения углового положения также и движущихся объектов. Способ осуществляется в устройстве введением оптической насадки 4, состоящей из двух световодов и зеркально отражающей образцовой поверхности, и электродвигателя 9. При вращении насадки происходит измерение неподвижных объектов, а при фиксировании насадки измеряются вращающиеся объекты. 2 с,п.ф-лы, 3 ил.10 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измеритель, ной технике и может использоваться для, измерения угла отклонения поверхностиконтролируемых объекгов, деформаций поверхностей деталей и узлов в машиностроении,Цель. изобретения - расширение области применения за счет циклического изменения потока излучения на контролируемую, и образцовую поверхности и определенияуглового положения также и движущихсяобъектов.На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг, 2 - часть структурной схемы предлагаемого устройства вфазе формирования опорного сигнала; нафиг, 3 - временные диаграммы электрических сигналов.Устройство, реализующее предлагаемый способ определения угловых положений поверхности объекта (фиг. 1), содержитсветопроводящую систему 1, состоящую издвух световодов, одни концы которых объединены в общий приемно-передающийколлектор, источник 2 излучения, подключенный к одному из свободных концов светопроводящей системы 1, фотоприемник 3,вход которого соединен с вторым свобод. ным концом светопроводящей системы 1,оптическую насадку 4, выполненную в виде цилиндра, радиус которого равен Я, расположенного таким образом, что осьцилиндра состоит из приемно-передающего коллектора на расстоянии Вй + е,где е = 0,10,5 мкм - технологический зазор,световоды 5 и б, выполненные, например, изсветоводных жгутов, стеклянных прутковили полых световодов, установленные в цилиндре 4 так, что их оси, соответственно,совпадают с взаимно перпендикулярнымидиаметрами цилиндра 4 и лежат в однойплоскости с осью приемно-передающегоколлектора светопроводящей системы 1,длина световода 5/3,4/б11д/5.6/,где б - диаметр приемно-передающегоколлектора, длина световода 6 б/212(й - О/2), а диаметры световодов равныдиаметру приемно-передающего коллектора светопроводящей системы 1, зеркальноотражающий участок 7 контролируемойповерхности, образцовая зеркально-отражающая поверхность 8, закрепленная навыходном торце световода 6, электродвигатель 9, ось которого соединена с осьюоптической насадки 4, компараторы 10 и11, одни иэ входов которых подключены квыходу фотоприемника 3, формирователь12 уровней компанирования, например Од = 0,7 Оп, Ов = 0,ЗОВ, где Оп - амплитуда электрического импульса, соответстовующего потоку, принятому от образцовой зеркально-отражающей поверхности 8 (фиг. 3, диаграмма а), выходы формирователя 12 уровней компарирования соединены, соответственно, с вторыми входами компараторов 10 и 11, блоки 13 и 14 выделения середин электрических импульсов, подключенных соответственно к выходам компараторов 10 и 11, блок 15 регистрации временных интервалов, входы которого соединены соответственно с выходами блоков 13 и 14 выделения середин электрических импульсов, выход блока 15 регистрация временных интервалов является выходом устройства.Устройство, реализующее способ определения угловых положений поверхности объектов (фиг. 1), работает следующим образом.В некоторый момент времени световод 5 оптической насадки 4, вращаемой электродвигателем 9 с круговой частотой в, займет положение, показанное на фиг. 1. Поток источника 2 излучения по одному из отводов светопроводящей системы 1 с ее приемно-передающего коллектора поступает в световод 5, пройдя который, излучается в направлении зеркально-отражающего участка 7 контролируемой поверхности, Часть отраженного от участка 7 потока попадает обратно в световод, поступает на приемно- передающий коллектор светоп роводящей системы 1 и подается на фотоприемник 3, Информационный электрический сигнал с фотоприемника 3, амплитуда которого Оо, сравнивается в моменты времени 11, 1 з с уровнем компарирования ОБ (фиг, 3, диаграмма а) формирователя 12 уровней компарирования, и компаратор 11 вырабатывает прямоугольный электрический импульс (фиг, 3, диаграмма б), соответствующий времени 1 г, формирующий в блоке 14 определения середины электрических импульсов, Через четверть периода вращения ротора электродвигателя 9 (Т/4 - 4 2 т = 4 )оптическая1 1 14 2 л 1 4 внасадка 4 займет положение, приведенное на фиг, 2.Поток от источника 2 излучения по одному иэ отводов светопроводящей системы 1 с приемно-передающего коллектора поступает в световод б, пройдя который, попадает на образцовую зеркально-отражающую поверхность 8, отражается от нее, и через световод 6 отраженный поток попадает на приемно-передающий коллектор светопроводящей системы 1. Затем канали 1682784компарирования Од (фиг. 3, диаграмма а).10 50 55 зируется по второму отводу светопроводящей системы 1 и поступает на фотоприемник 3, где преобразуется в электрический сигнал, соответствующий потоку, отраженному от образцовой поверхности 8 и являющийся опорным электрическим сигналом. Опорный электрический сигнал фотоприемника 3, имеющий амплитуду 0, сравнивается в моменты времени 14, тб с уровнем формирователя 12 уровней компарирования и компаратор 10 вырабатывает прямоугольный электрический импульс (фиг, 3, диаграмма в), временная отметка середины которого (диаграмма в), соответствующая времени тБ, формируется в б,оке 13 определения середины электрических импульсов. Так как амплитуда информационного импульса в несколько раз меньше опорного, то разделитель их можно, используя различные уровни компарирования. В блоке 15 измеряется и регистрируется временной интервал г 1 между временными отметками 12 и В (диаграмма г), Затем сравнивается полученный временной интервал т с известным временем Т/4.Если г 1 = Т/4, то угол отклонения контролируемой поверхности равен нулю. В случае отклонения контролируемой поверхности на некоторый угол а максимум диаграммы направленности потока зеркально-отраженного от участка 7 также отклоняется на угол а . Поэтому середина электрического импульса (фиг. 3, диаграммы б, в) фотоприемника 3, соответствующая максимуму диаграммы направленности потока, ораженного от контролируемой поверхности, сдвигается во времени на величину Ь, пропорциональнуюа,относительно середины опорного импульса, условия получения которого не изменяются, Аналогично в 1-й момент времейи в блоке 15 измеряется и регистрируется временной интервал т 2 между временными отметками т, ть (фиг. 3, диаграмма г). После этого по временномуТрасхождению Л = т 2 -- делается заклю 4чение о величине а К Л. Формула изобретения 1, Способ определения угловых положений поверхности объекта, заключающийся в том, что на контролируемую поверхность наносят зеркально-отражающий участок покрытия, формируют поток излучения, получают опорный и измерительный потоки, регистрируют отраженные потоки излучения, преобразовывают их в электрические 15 20 25 30 35 40 45 импульсы и по временному интервалу между серединами электрических импульсов определяют угловое положение контролируемой поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, дополнительно формируют образцовую зеркально-отражающую поверхность, получают опорный поток как отраженный от зеркальной поверхности при циклическом изменении и направления потока излучения на контролируемую и на образцовую зеркально-отражающие поверхности,2, Устройство для определения угловых положений поверхности объекта, содержащее источник излучения, фотоприемник, светопроводящую систему, состоящую из двух световодов, два компаратора с различными уровнями компарирования, формирователь уровней компарирования, два блока выделения середин электрических импульсов, блок регистрации временных интервалов, входы которого соединены с выходами блоков выделения середин электрических импульсов, концы световодов, предназначенные для направления к контролируемой поверхности, объединены в один приемно- передающий коллектор, второй конец первого световода подключен к источнику излучения, второй конец второго световода - к фотоприемнику, к выходу которого подключены первые входы компараторов, вторые входы компараторов подключены к выходам формирователя уровней компарирования, выходы компараторов подключены к входам блоков выделения середин электрических импульсов, выход блока регистрации временных интервалов является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью расширения области применения, оно снабжено оптической насадкой с двумя световодами, электродвигателем, оптическая насадка выполнена в виде цилиндра радиуса В, ось вращения которого отстоит от приемно-передающего коллектора светопроводящей системы на расстоянииЯ + е, где к - технологический зазор, обеспечивающий отсутствие касания первого световода и приемно-передающего коллектора, два световода установлены в оптической насадке так, что их оптические оси совпадают с двумя взаимно- перпендикулярными диаметрами цилиндра и лежат в одной плоскости с оптической осью приемно-передающего коллектора, диаметры световодов равны диаметру б приемно-передающего коллектора, длина первого световода /34/б 11о/56/, длина второго световода б/2 2В - б/2.3682784 Риг, 3Составитель В, ШабановаТехред М,Моргентал ректор М. Кучерявая Редактор В, Дан Подписноета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 кий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Производственно-изд аказ 3402 Тираж ВНИИПИ Государственного ком 113035, Мос