Преобразователь перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) 111 03 2 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙНОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона(56) 1. Патент Великобритании уф 1293751, кл, Н 4 Р, опублик. 1976.2. Авторское свидетельство СССР В .771464, кл. С О 1 В 11 Й 6, 1978 (прототип).(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала, анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором,.первая сторона которого выполнена по радиусу Р, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180 левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона выполнена по окружности радиусом Й между первой и второй сторонами, анализатор кинематически соединен с:двигателем, о та и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, в .него введены оллиматори полупрозрачная пластинка, блок цифровой обработки сигнала выполнен на формирователе начала отсчета,триггере, первом, втором и третьем счетчиках, первых и вторых Формирователях сигнала и элементах И, первом, втором и третьем регистрах,первом и втором делителях кодов, анализатор соединен с входом формирователя начала отсчета, коллиматор, полупрозрачная пластинка и отражатель устайовлены между излучателем и анализатором с возможностью образования прямой и обратной ветвей светового потока, причем прямой ветвью светового потока оптически соединены излучатель, коллиматор, прозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и приемная грань отражателя, а обратной ветвью светового потока оптически соединены отражающая грань отражателя, непрозрачная плоскость полупрозрачной.нластинки и анализатор, выход формирователя начала отсчета соединен с первыми входами триггера, первых и вторых счетчиков и регистров, выход фотоприемника соединен с первым входом первого элемента И, через первый формирователь сигналов - с вторым входом триг гера, а через второй формирователь. сигналов - с первыми входами третьих счетчиков и регистра, выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход генератора соединен с вторыми входами первого счетчика, первого и второго элементов И, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого регистра, выход которого соединен с первыми входами первого и второго делителей .кодов, выход первого элемента И сое.динен с вторые входом третьего счет" чика, выход которого соединен с вто-. рым входом третьего регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, выход второго элемента И соединен с вторым входомвторого. счетчика, выход которогосоединен с вто рым входом второго регистра, выход которого соединенс вторым входом второго делителякодов, выходы первого и второго целителей кодов являются выходамипреобразователя,2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что анали-"55затор снабжен прозрачным окном, которое расположено на одной диаметральной гчнии с первой стороной иточкой пересечения второй и третьейсторон прозрачного сектора диска,а формирователь начала отсчета выполнен в виде излучателя и фотоприемника, размещенных по обе стороныанализатора вдоль оси прозрачногоокна, Изобретение относится к обработке металлов, в частности к сварочному производству, и может быть использовано для оперативного контроля сварочных перемещений и деформаций широ кого класса изделий в процессе сварки, а также для создания автоматизированных систем контроля сварочных деформаций.Известен преобразователь переме О щения в код, содержащий анализатор, двигатель, формирователь опорного сигнала и детектор, величина перемещения которым определяется путем формирования изображения цели в плоскости анализатора по значениюполярных координат цели 1 .Недостатком этого преобразователя является практическая невозможность его использования для контро ля сварочных перемещений ввиду слабой защищенности от действия больших импульсных магнитных и электрических помех.35Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала. Анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором, первая сторона которого выполнена 35 по радиусу 1, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона выполнена по окружности радиу сом Я между первой и второй сторо 1,нами,. анализатор кинематически соединен с двигателем 2 3.Однако известный преобразователь также невозможно использовать для контроля сварочных перемещений,Цель изобретения - расширение области применения преобразователя перемещения в код эа счет применения его для контроля сварочных перемещений.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок циФровой обработки сигнала, анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором, первая сторона которого выполнена по радиусу Я, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180 левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона выполнена по окружности радиусом Р между первой и второй сторонами, анализатор кинематически соединен с двигате. - лем, введены коллиматор и полупрозрачная пластинка, блок цифровой обработки сигнала выполнен на формирователе начала отсчета, триггере, первом, втором и третьем счетчиках, первых и вторых формиров телях сигнала и элементах И, первом, втором и третьем регистрах, пе 1 вом и втором делителях кодов, анализатор соединен с входом формирователя начала отсчета, коллиматор, полупрозрачная пластинка и отражатель установлены между излучателем и анализатором с возможностью образо4Преобразователь содержит излучатель 1, отражатель 2, анализатор 3, двигатель 4, линэу 5, фотоприемник 6, коллиматор 7, полупрозрачную пластинку 8, формирователь 9 начала отсчета, триггер 10, счетчики 11 - 13, генератор 4, формирователи 15 и 16 сигнала, элементы И 17 и 18, регистры 9 - 21, делители 22 и 23 кодов, а также излучатель 24, фотоприемник 25, установленные против прозрачного окна 26 диска анализатора 3.Излучатель 1 устанавливается на неподвижной базовой оснастке, отражатель 2 закрепляется на объекте в контролируемой точке, анализатор 3 приводит в движение двигатель 4, линза 5 с установленным в ее фокусе фотоприемником 6 закрепляется так,что ее оптическая ось совпадает с осью вращения анализатора 3, коллиматор 7 устанавливается на излучателе 1, полупрозрачная пластинка 8 устанавливается перед коллиматором 7 таким образом, что отраженный от отражателя 2 луч попадает в анализатор 3, формирователь 9 начала отсчета имеет опти" ческую .связь с анализатором 3 и электрически соединен с входом сброса триггера 10 и со счетчиком 11, с регистрами 19 и 21 и со счетчиком 13, фотоприемник 6 соединен с формирователями 15 и 1 б и с эле-. ментом И , генератор 14 соединен со счетчиком 11 и с элементами И 17 и 18, выход формирователя 15 соединен с входом установки триггера 10, а выход формирователя 16 соединен со счетчиком 12 и с регистром 20, триггер 10 последовательно соединен с элементом И 18, со счетчиком 13, с регистром 2 1 и с делителем 23 кодов, элемент И 17 последовательно соединен со счетчиком 12, с регистром 20 и с делителем 22 кодов, счетчик 11 соединен с регистром 19, выход которого соединен с делителями 22 и 23 кодов.Выходами преобразователя являются выходы у и Ч делителей 22 и 23 кодов соответственно.Преобразователь работает следующим образом.Излучатель 1, в качестве которого может быть использован гелий-нео. новый лазер, с закрепленным на нем оллиматором 7 устанавливается на 1156255 3вагия прямой и обратной ветвей светового потока, причем прямой ветвью световогэ потока оптически соединены излучатель, коллиматор, прозрачная плоскость полупрозрачной5 пластинки и приемная грань отражателя, а обратной ветвью светового потока оптически соединены отражающая грань отражателя, непрозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и анализатор, выход формирователя начала отсчета соединен с первыми входами триггера, первых и вторых счетчиков и регистров, выход фотоприемника соединен с первым входом первого элемента И, через первый формирователь сигналов - с вторым входом триггера, а через второй формирователь сигналов - с первыми входами третьих счетчика и регистра 20 выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход генератора соединен с вторыми входами. первого счетчика, первого и второго элементов И, выход первого счетчика25 соединен с вторым входом первого реГистра, выход которого соединен с. первыми входами первого и второго делителей кодов, выход первого элемента И соединен .с вторым входом третьего счетчика, выход которого30 соединен с вторым входом. третьего регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом второго делителя кодов, выходы первого и второго делителей кодов являются выходами преобразователя.Кроме того, анализатор снабжен прозрачным окном, которое расположено на одной диаметральной линии с первой стороной и точкой пересечения второй и третьей сторон прозрачного сектора диска, а формирователь начала отсчета выполнен в виде излучателя и фотоприемника, размещенных по обе стороны анализатора вдоль оси прозрачного окна.На фиг, 1 изображена блок-схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - выполнение диска анализатора и установка излучателя и фото- ф приемника на нем; на фиг. 3 - временные диаграммы работы преобраэова. теля. к9 115625 неподвижной базовой оснастке и используется для задания опорного направления. Отражатель 2 устанавливается на объекте в контролируемой точ. ке. Полупрозрачная пластинка 8 5 устанавливается в непосредственной ,близости от коллиматора 7 под углом 45 о к световому потоку таким образом, чтобы отраженный от отражателя 2 луч попадал в анализатор 3. Отража тель 2 выполнен в виде конуса с телесным углом при вершине, равным 90. Один раэ за полный оборот анализатора 3 прозрачное окно 26 открывает путь световому потоку от излучате ля 24 к фотоприемнику 25, при этом вырабатывается импульс 0 . На выходе фотоприемника 6 один раз эа полный оборот анализатора 3 вырабатывается импульс О,., соответствующий не ресечению отраженным от отражателя 2 светового потока с прозрачным сектором анализатора 3. Формирователь 15 по переднему фронту импульса. 0 вырабатывает сигнал, устанавливающий 25 триггер 10, разрешая, таким образом, прохождение счетных импульсов с частотой Го через элемент И 18 на счетчик 13. По зданему Фронту импульса Формирователь 16 вырабатывает сиг нал, по которому информация иэ счетчика 12 переписывается в регистр 20, а затем счетчик 12 обнуляется. Аналогично по переданному фронту импульса 0 происходит сброс триггера 10 и перепись информации из счетчика 11 в регистр 9, из счетчика 13 - в регистр 21, а затем обнуление.счетчиков 11 и 13 (фиг, 3)Таким образом, в регистрах 19 и 2140 Записывается информация о начальной установке отражателя 2 на объекте, которая одновременно является информацией о положении контролируемого объекта перед измерением. 4 1В процессе перемещения контролируемого объекта отражатель 2 может иметь угловое перемещение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - в горизонтальной и вертикальной. В первом 50 случае отраженный от отражателя 2 световой поток перемещается вдоль горизонтальной оси Х полупрозрачной пластинки 8 и попадает в соответствующие точки А. прозрачного сектора 551диска анализатора 3, Во втором случае отраженный световой поток д перемещается вдоль вертикальной оси У полупрозрачной пласткинки 8, что приводит к его перемещению в соответствующую точку А; прозрачного сектора диска анализатора 3, т.е, координаты Хи У точки А, в любом случае определяют величину угловых перемещенийконтролируемого объекта в двух плоскостях.Пусть точка А. соответствует поло 1жению отраженного луча в плоскостианализатора 3 (фиг. 2). Тогда периодследования импульсов О пропорционаолен угловой частоте вращения и анализатора 3 Т=2 л/щ, при этом код навыходе регистра 19 равенгде Ро - частота генератора 14.Длительность импульса О зависитот полярной координаты о точки Аи код й на выходе регистра 20 опре-,Рделяется выражением"р "у огде- длительность импульса.УПолярная координататочки А;определяется интервалом времени между передними Фронтами импульсов О,т.е. длительностью импульса О (фиг,2и 3), а код М на выходе регистра 21определяется выражением" = "уогде 7 - длительность импульса.Таким образом, за счет выполненияанализатора 3 в виде непрозрачногодиска с прозрачным сектором (фиг.2),нет.необходимости в наличии специального блока, который различал бы двамомента пересечения луча с сектором.В преобразователе момент пересечения лучом прямой стороны прозрачного сектора соответствует переднемуфронту импульса 0, а стороны в видеспирали Архимеда - заднему фронтуимпульса 0. Поскольку спираль Архимеда развернута на 180 и опираетсяна радиус прозрачного сектора ОН,можно записать0:е ,где ц - постоянный коэффициент спирали Архимеда.Отсюдааф - = созовиОйЛПолярные координаты точки А. опре 1делятся из выраженияйрр=2 Ойф -МюЦуЧ =2 - фИ 0115 б 255 7На выходе делителей 22 и 23, которые могут быть выполнены, например на основе микросхемы К 58 ИКЗ, получаются коды, равные,р 5 Мо .йЙыТаким образом, определение истинных полярных координат контролируемой1 О точки свариваемого объекта, сводится к умнозению кодов у и Ч на постоянные величины 2 ОИ и 2 У 8с р =2014 рЧ=2 ц Ч,При необХодимости мозно легко перейти к декартовой системе координатх=2 Ом р,соБ(2 Т,Ч)у=2 О Й уо (27, Ч) Технико-экономическИЙ эффект от нспольэования предлагаемого преобразователя определяется его технически" ми преимуществами.1156255 Составитель Ю.КотовТехред Л.Коцюбняк Корректор бручар актор К. Конча 3195/55 ВНЕ