Устройство для контроля диаметров

ник ко веточувобработо т л и Р,блотор что с целью ключения к блоку у кта, для рого пред лен виже ключе м о к вы акже значе дли второивходы вх нос лек тся усилителеи яв и входами бло а, второй вых подключен к го сумматора. ответстотки го усивующ сиги в обра третьорому ходу анаител огов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ 3670129/24-2813.12.8315.10.85. Бюл.Л,А.Бондарев, И.Ф,Бухалов, Г,Р.Кречманровицкий, В,Л.Назаолушин и А.В.Уваровосковский институтэлектроники и авто(54)(57) 1. УСТРОЙС ДИАМЕТРОВ, содержащ герентного излучени ствительных элемент ки .сигналов и регис чающееся те обеспечения контроля внутреннихдиаметров и поверхностей цилиндрических объектов, оно снабжено вторым блоком обработки сигналов и датчиком контроля, выполненным в видепары микроволноводных рефлектометров, расположенных диаметральнопротивоположно, и одиночного микроволноводного рефлектометра, входныеи выходные плечи которых выполненысоответственно в виде передающихи приемных микроволноводов, входные плечи микроволноводных рефлектометров объединены и подсоединены кисточнику когерентного излучения,выходные плечи пары микроволноводныхрефлектометров объединены и соединены с первым светочувствительнымэлементом, подключенным к первому входу первого блока обработки сигналов, выходное плечо одиночногомикроволноводного рефлектометрасоединено с третьим светочувствительным элементом, подключенным к входувторого блока обработки сигналов,а второй светочувствительный элементсоединен с источником когерентногоизлучения и подключен к второму входу первого блока обработки сигнала,первый блок обработки сигналов выполнен в вице соединенных последовательно первого усилителя, интегратора и компаратора. Соединенных последовательно второго усилителя ианалогового сумматора, выход которого подключен к второму входу компаратора, выход которого являетсявыходом первого блока обработки сигналов и подключен к первому входу регистратора, второй блок обработки,сигналов выполнен в виде третьего усилителя, селекторов амплитуды идлительности, входы которых нодключены к выходу усилителя, цифровогосумматора, первый и второй входыкоторого соединены с выходом соответствующих селекторов, а выход является выходом второго блока обработки сигналов и соединен с вторым ходом регистратора, выход и трети ход которого предназначены для по1185082 2, Устройство цо п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельк ееоньепеения помехоустойчивости Изобретение относится к контрольно-измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано для контроля диаметров и качества внутренних поверхностей опти чески непрозрачных деталей с цилиндрической симметрией (н том числе для нескольких цесквозных отверстий),Цель изобретения - обеспечение контроля внутренних диаметров и по-, верхностей цилиндрических объектов.На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства контроля диаметров; на Фиг, 2 график динамических характеристик 15 датчика.Устройство соцержит источник 1 монохроматичсского излучения, оптически связаццый с датчиком 2 контроля Вьеполнс Ееееым н езцдс егере 1 микроноЕЕ новодных рефлектометрон и одиночного микроволцовоццого рефлектометра, входными плечами которых янлякЕтся передающие микронолцоноды 3, объединенные и подсоединенные к источци ку 1 излучения, а выходными плечами - приемееьЕс микронолцоноды 4, причем от пары микронолноводцых рефлектометров они объединены и подсоединены к первому светочувствительному 30 элементу н ниде, цацример, фотоприемника 5, второй светочувствительный элемент н ниде, например, Фотоприемника б. Фотоцрцемцик 6 непосредственно связан с источником излучения, а приемный мцкроволно-. вод 4 от одиночного рефлектометра соединен с входом третьего светочувствительного элемента в виде, например, Фотоприемника 7. Первый блок 8 обработки сигналон содержит последовательно соединенные первый усилитель 9, интегратор 10 и компаратор 11, последовательно соединен-. ные второй усилитель 12 и аналоговый сумматор 13, выход которого подключен к второму входу компаратора 11,первый и второй усилители ньЕполцецы с отрицательцой обратнойсвязью,первый и второй фотоцриемццки 5 и 6 соотнетстезецЕео подсоепицецы к первому 9 и цторому 12 усилителям, Второйблок 14 обрабоЕки сигналов, вход которого связан с третьим фотоприемником 7, состоит из третьего усилителя 15, сг.ееектора 16 амплитуд и селектора 17 длигельности, подсоединенных через общий цифровой сумматор 18 к нторому входу регистратора 19, связываемому с блоком 20 управления движением объекта, связанным с контролируемым объектом 21, а второй вход селектора 17 длительности предназначен также для связи с блоком 20 управления, Выход компаратора 11 первого блока 8 обработки подключен к первому входу регистратора 19, а вход аналогового сумматора 13 связан с вьгходом третьего усилителя 15 второго блока 14 обработки сигналов.Устройство работает следующимобразом.Процесс контроля осуществляется цри вращении контролируемого объекта 21 относительно оптической оси датчика 2 контроля с разверткой по спирали зоныконтроля вдоль цилиндрической поверхности объекта 21, Излучение от источника 1 когерентного излучения поступает в датчик 2, Освещение контролируемого участка поверхности осуществляется передающими (подсвечивающими) микронолноводами 3 датчика 2 контроля, а съем отраженного оптического сигнала, несущего информацию о величине геометрического размера и качества контролируемой поверхности, производится приемными микронолцоводами 4, Фотоприемниками 5 и 7 оптические сигналы преобразуются в электрические, причем на первый фотоприемник 5 поступает суммарный оптический сигнал от приемных микроволцоводов 4 пары рефлектометров, несущий информациюо геометрических размерах объекта 21На третий фотоприемник 7 поступаетсигнал от ирк.много микроволковода 4одиночного рефлектометра, содержаще -го информацию о качестве контролируемой поверхности объекта 21. Г 1 реобразованные сигналы от фотоприемников 5 и 7 поступают в соответствующие блоки 8 н 14 обработки сигналов,Суммарный отраженный сигнал, преобразованный в электрический, от приемных микроволноводов 4 пары рефлектометров датчика 2 контроля анализируется в первом блоке 8 обработки,где усиленный гге 1 вьгм усилителем 9электрический сигнал поступает винтегратор 10, который обеспечиваетсглаживание рабочих участков динамических характеристик датчика 2контроля, и в компараторе 11 происходит двустороннее ограничение входного сигнала по верхнему и нижнемумаксимально допустимому отклонениюконтролируемого размера (контролируемого диаметра цилиндрической поверхности). 101520 Регистратор 19 представляет собой статический триггер с формирователем выходного импульса и двумя логическими элементами Л-НЕ и диф- З 0 ференцирующей КС-цепью. Регистратор 19 согласовывает блоки 8 и 14 обработки с блоком 20 управления движением объекта, представляющим собой стандартное электромеханичес кое устройство, подающее объект 21 (деталь) на позицию контроля н сообщающее ему поступательно-вращательное движение с обеспечением заданного закона развертки зоны конт роля вдоль контролируемой поверхности, (а также возврата годной детали на конвейер или сбрасывания бракованной детали в бункер). Наличие отклонения контролируемого размера от 45 номинального идентифицируется по изменению постоянной составляющей отраженного сигнала. Во втором блоке 14 обработки отраженный оптический сигнал от одиночного микрсволно водного рефлектометра датчика 2 контроля, несущий информацию о качестве контролируемой поверхности и преобразованный фотоприемником 7 в электрический сигнал, усиливается третьим 55 усилителем 15 и поступает в селектор 16 амплитуды и селектор 17 длительности, где в селекторе 16 амплитуды (собранном По типовой схеме амплитудного компаратора и величина порогового напряжения которого соответствует максимально допустимой глубине дефекта), и в селекторе 17 длительности происходит выделение информации о глубине и ширине дефекта соответственно и суммирование в общемцифровом сумматоре 18. Селектор 17длительности представляет сооой амплитудный компаратор, счетчик импульсов и генератор тактовых импульсов,причем величина порогового напряжения амплитудного компаратора соответствует уровню, превышающему уровеньшумовой составляющей сигнала на 0,20,4 дБ, а сигнал с амплитудного компаратора управляет работой счетчика,который запускается генератором тактовых импульсов, при этом частотатактовых импульсов пропорциональнаскорости вращения детали и величинеее внутреннего диаметра. Суммированкый сигнал с цифрового сумматора 18поступает в регистратор 19, где обеспечивается выход сигнала "Годен" или"1", и далее - в блок 20 управлениядвижением объекта. В режиме динамического контроля наличие дефектав зоне контроля одиночного микроволноводного рефлектометра датчика 2контроля обусловливает появление вотраженном сигнале отрицательногоимпульса, амплитуда и длительностькоторого пропорциональны соответственно глубине протяженности дефекта.В первом блоке 8 обработки предусмотрен опорный какал, образованный Фотопрнемггиком 6, вторым усилителем 12 и аналоговым сумматором 13.Этот канал компенсирует уход мощности источника 1 излучения, а контрольный какал, представляющий собой обратную связь от третьего усилителя 15 к аналоговому сумматору 13,компенсирует изменение характеристики отражающей поверхности по сравнению с эталонной, Суммирование сигналов опорного и контрольного каналовслужит для задания пороговых уроьней электрического сигнала, обеспе-.чивающих двустороннее ограничениеисследуемого сигнала в компараторе 11 при допусковом контролеобъекта 21,Расстояние от пари микроволноводных рефлектометров и одиночного реф 118508235 лектометра до контролируемой поверхности 6 и Р 2 соответствецнозадаются рабочими участками динамических характеристик датчика 2 контроля, представляющих собой зависимости интенсивности отраженногосигнала Э от расстояния рефлектометра 1 до контролируемой поверхности при соответствующих соотношекиях диаметров передающих и приемных микроволноводных 3 и 4 рефлектометров датчика 2 контроля (фиг. 2).В зависимости от соотношения диаметров меняется вид динамической характеристики, а именно: положениемаксимума и его величины, крутизналинейного участка бБ , протяженность пологого участка бг вблизимаксимума, Для контроля геометрических размеров используется пара микроволноводных рефлектометров, рас-,положенных на расстоянии=(0,1- -0,3) 82 от контролируемой поверхности, что соответствует выбору 25линейного участка аб динамическойхарактеристики датчика 2 контроляс наибольшей крутизной, котораядостигается при соотношении диаметров передающих и приемных микроволноводов 3 и 4 4 = 0,1 ср, чтообеспечивает максимальную чувствительность устройства, Отклонениелинейного рабочего участка а 6 от горизонтального вблизи рабочей точ,ки составляет порядка +107 приэтом нижняя граница , = (0,1 -0,3) 1 связана с необходимостью рас-положения датчика 2 контроля на расстоянии от контролируемой поверхности, обеспечцваюйем бесконтактный 40 контроль с учетом допуска на юстировку объекта 2 (детали). Отклонение . контролируемых геометрических размеров От номинальной величины опр деляется по измецецик интенсивности Отраженного сигнала, вьэваццой Отклонением расстояния Р, микроволцоцодоц пары микроволцоводцых рефлектометрон датчика 2 контроля От коцтропируемой поверхности. Это изменение ЬР может быть обусловлено двумя факторами: Отклонением контролируемого размера от номинального и радиальными биениями контролируемой детали, В паре микроволноводцых рефлектометров, расположенных диаметрально, происходит ба лансное протинофазное суммирование отраженных оптических сигналов, при котором компенсируется паразитная низкочастотная составляющая отраженного сигнала, обусловленная радиальными биениями детали,Для контроля поверхностных дефектов в датчике 2 контроля используется одиночный микроволноводный рефлектометр, расположенный на расстоянииот контролируемой поверхности 2- яд.соответствующем выбору пологого участка ВГ динамической характеристикидатчика 2 контроля при соотношениидиаметров передающего и приемногомикРОВОлнОВОДОВ 3 и 4 дщрр . Этотучасток выбирается для обеспечениянаименьшей чувствительности к изменению ЬЙ и наилучшими энергетическимипараметрами (рабочая точкавыбирается в точке максимума отраженного сигнала Э), что.обусловливаетнаименьшую амплитуду низкочастотнойпаразитной составляющей отраженногосигнала, вызванной биениями контролируемой детали. Так, при Ы 800 мкм,- 1 мкм, отклонение пологого участ.ка вг составляет +57,185082 иг лаэкаваКорректо ошк раж 650 венного акаэ 6347/32 Т ВНИИПИ Государс по делам из 113035, Москва, сно омитета СССи открытий рете -35,д. 4/5 кая на Патент Ужгород, у оект иал Составитель Редактор С.Лисина Техред М, Над