Устройство для измерения положения и контроля правильности геометрических форм длинномерных многогранных объектов

,1585 21/00 511 ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИпРи Гннт сссР ИЯМ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ ЛОЖЕ МЕТРИ- АННЫХ Р 30ргетический и Е.А.Пустовой обретение о измерительн ения являет носится й техни конт Цел льн обр я повьппение про"троля за счет однокоординатам контдетельство СССР 1 В 21/00, 198 изводительности к енного по всем(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНИЯ И КОНТРОЛЯ ПРАВИЛЬНОСТИ ГЕЧЕСКИХ ФОРМ ДЛИННОМЕРНИХ МНОГООБЪЕКТОВ1585678 5 О роля параметров объекта в, плоскойсимметричной трехкоординатной системе при однократном позиционировании.Излучение лазера 1, отразившись отблока 2 сканирования, попадает вобъектив 3, преобразующий угловуюразвертку в линейнуй. Отразившисьот зеркал 4 и 5 поток излучения разделяется на два потока, Сформированная таким образом система трех потоков (прямого от объектива 3 и двухотраженных), развернутыхв однойплоскости друг относительно друга наугол р = 120 , соответствует системе трех координат. Объект, помещенныйв зону пересечения потоков, достаточ"но позиционировать один раз, например, для шестигранного объекта 26путем обеспечения параллельности его Изобретение относится к области 25 контрольно-измерительной техники и может быть использовано в производстве многожильных жестких световодбв"и других длинномерных изделий, поперечное сечение которых имеет Форму праЗО вильных шестиугольника или треугольника.Цель изобретения - повышение производительности контроля за счет одновременного по всем координатам конт роля параметров объекта в плоской симметричной трехкоординатной системе при однократном позиционировании,На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временныедиаграммы информационных импульсов; на Фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит лазер 1, расположенные по ходу его излучения блок 2 сканирования, выполненный в виде многогранного зеркала, установлен,ного с возможностью вращения с заданной частотой, объектив 3, два зерка" ла 4 и 5, установленным под углом= БО каждое к оптической оси объектива 3 симметрично относительно нее, установленные по ходу потоков излучения, отраженных зеркалами 4 и 5, фокусирующие линзы б и 7 и фотоприемники 8 и 9, усилитель 10, вход которого соединен с выходами фотоприемников 8 и 9, блок 11 временной селекции, состоящий из инвертора 12,противоположных граней оси одногоиз потоков. В этом случае по импульсам засветки и теневым импульсам одновременно в каждом потоке определяются положение и двойная апофемаобъекта 26 по соответствующей координате, а контроль правильности егогеометрических форм осуществляетсяпутем сравнения результатов измерений по каждой из координат. Соответствующая обработка информационныхимпульсов осуществляется блоком 11временной селекции и.шестью измерительными каналами 19 - 19 . - Такимобразом, контроль осуществляетсяодновременно по трем координатам приоднократном предварительном позиционировании, чем и достигается повышение производительности контроля. 3 ил. одновибратора 13, четырех 0-триггеров14-17 и шести трехвходовых элементовИ 18, - 18 , при этом вход инвертора 12, вход одновибратора 13, счетный .вход третьего 0-триггера 16 и третьивходы пятого и шестого элементов И18 и 186 соединены с выходом усилителя 10, К-вход каждого из 0-триггеров 14-17 соединены с выходом одновибратора 13, счетный вход первого0-триггера 14 соединен с выходом инвертора 12, счетный вход второго 0 триггера 15 и второй вход шестогоэлемента И 18 соединены с прямымвьгхопом первого 0-триггера 14, счетный вход четвертого 0-триггера 17 ивторые входы первого, третьего и четвертого элементов И 18 18 и 18соединены с прямым выходом третьегоО-триггера,16, первый, второй и тре,тий входы пятого элемента И 18 г объединены и соединены с прямым выходом чет"вертого 0-триггера 17,первые входы первого и второго элементов И 18, и 18соединены с прямым выходом второго 0-триггера 15, первые входы третьего,четвертого и шестого элементов И 18 з, 18и 18соединены с инверсным выходом второго 0-триггера 15, третьи входы первого, второго и третьего элементов И 18 18и 18 з соединены с выходом инвертора 12, второй вход второго элемента И 18 соединен с ин 2версным выходом третьего 0-триггера 18 ь,.а инверсный выход каждого из5 158 О-триггеров 14-17 соединен с его 0- входом, шесть измерительных каналов 19, - 19, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных элемента 20. заполнения, счетчика 211и буферного регистра 22 , генератор23 тактовой частоты, выход которого соединен с первыми входами элементов 20, - 20заполнения всех шести измерительных каналов 19 - 19, вторые входы которых соединены соответственно с выходами шести элементов И 1818, и последовательно соединенные первый и второй элементы 24 и 25 задержки, при этом вход первого элемента 24 задержки соединен с выходом усилителя 10, счетные входы буферных регистров 22, - 22всех шести иэмерительньи каналов 19, - 19объединены и соединены с выходом первого элемента 24 задержки, а Е-входы счетчиков 21, - 21, всех шести измерительных каналов 19- 19объединены и соединены с выходом второго элемента 25 задержки.Устройство работает следующимобразом.Излучение лазера 1 попадает на многогранное вращающееся зеркало блока 2 сканирования, отражается от его граней, претерпевая угловую развертку, и попадает в объектив 3, который создает изображение точечного источника (лазера 1) в зоне измерения и осуществляет преобразование развертки из угловой в линейную. Поток излучения, выходящий из объектива 3, отражаясь от зеркал 4 и 5, претерпевает отражение, разделяясь на два потока, .развернутых друг относительно друга на угол 120 , Объект 26 помещает в зоне пересечения потоков излучения (прямого - от объектива 3 и отраженных вот зеркал 4 и 5) таким образом, что его продольная ось перпендикулярна осям всех трех потоков, и позиционируют, например, таким образом, чтобы противоположные грани объекта 26 (допустим, что объект 26, например, представляет собой шестигранник) были параллельны оси потока излучения.Таким образом, формируется система из трех потоков излучения, развернутых в одной плоскости друг относительно друга на угол р = 120, в которой обеспечивается измерение параметров объекта 26 (в данном слу 5678 бчае двойнь.х апофем шестиугольникапоперечного сечения) в трех координйтах Х, У и 2, соответствующих теневымимпульсам от объекта.26 и импульсамзасветки в прямом потоке и потоках,отраженных от зеркал 4 и 5. Разделенный зеркалами 4 и 5 поток излученияпопадает на фокусирующие линзы 6 икоторые собирают его на фотоприемники 8 и 9, вырабатывающие информационные сигналы, поступающие на входусилителя 10.Информационные сигналы с выходаусилителя 10 представляют собой импульс засветки и теневые импульсы(Фиг. 2), В отсутствие объекта 26сигнал представляет собой импульсзасветки (Фиг, 2 а), длительность ко торого ь, равна времени сканирования. В случае наличия объекта 26 взоне сканирования на импульсе засветки появляются теневые импульсы(Фиг. 2 б), длительность которых ( О,определяется частотой враЛ г)щения многогранного зеркала блока 2сканирования, фокусным расстояниемобъектива 3 и равна времени прохождения лазерного луча через объект26, т.е. пропорциональна размеруобъекта 26. Время(фиг, 2 б) между чачальным фронтом светового импульса и начальным Фронтом первоготеневого импульса несет информациюо положении объекта по координате У,так -как эта часть информационногоимпульса получается от пересеченияобъекта 26 отраженным от зеркала 4световым потоком, соответственно теневой импульс длительностью Г несет информацию о двойной апофемеобъекта 26 по координате У. Время(фиг. 2 б) между последним фронтом светового импульса и вторым Фронтом третьего теневого импульса несетинформацию о положении объекта 26 покоординате 2, так как эта часть информационного импульса получается отпересечения объекта 26 световым потоком, отраженным зеркалом 5, соответственно теневой импульс длительностьюнесет информацию о двойной апо 3феме объекта 26 по координате 2. Теневой импульс длительностью Г несетинформацию о двойной апофеме по координате Х, импульс - о положениилобъекта 26 по координате Х, получаемуЮ от пересечения с ним прямого светового потокаЕдинственным ограничением в работеустройства является. невозможность измерения параметров объекта, когдаон находится в точке а стыка зеркал4 и 5 (фиг. 1). В этом случае измере 5ние происходит только по одной координате Х, и блок 11 временной селекции выдает ложную информацию.,Усиленные информационные сигналыФ1,с усилителя 1 О (Фиг, За) поступают наблок 11 временной селекции, выделяющий импульсы, несущие информацию окоординатах Х, У и Е ( фиг. Зм, Зои Зр) и диаметре по координатам Х,7 и Е (Фиг, Зн, Зп, Зс). На выходеинвертора 2 сигнал имеет вид, показанный на Ьго Эбан на прямых выходахВ-триггеров 14-17 Формируются сигналы, изображенные соответственнона Фиг. Зе, Зк, Зг, Зз, а на обратномвыходе В-триггеров 4-7 - сигналы,показанные соответственно на Фкг. Зж,Зл, Зд, Зи, Сигнал,с одновибратора13 (Фкг,. Зв) длительность которого 25больше длительности импульса засветки, используется для обнуления Птриггеров 14-17,Сигналы с блока 11 временной селек.ции поступают в соответствующие из)мерительные каналы 19 - 9 : смещения по Х (19) смещения по(19,)смещения по Е (19), пвойной апофемыпо координате Х (19 ), двойной апоФемы по координате 7 (19), двойнойапофемы по координате Е (9 ) на3вход элемента 20. заполнения, гдепроисходит заполненке импульсами генератора 23 тактовой частоты (фиг.Зт).Счетчик 1, подсчитывает число им 4 Опульсов, пропорциональное кз.еряемьипараметрам объекта 26. Выходной сигнал счетчика 21. в параллельном кодепоступает на информационные входыбуферного регистра 22. Запись инФормации в буферный регистр 22 осу 1ществляется по переднему Фронту импульса, формируемого первым элементом 24 задержки (фкг, Зу), а сброссчетчика 2.1. проксходчт посхе за 50писк информации в буферньп регистр22. коротким импульсом, Форяруемымвторым элементом 25 задержки (Фиг,ЗФ),Длительность импульса, Формируемогопервым элементом 24 задержки (Фиг,Зу)55должна быть больше длительноСти импульса, Формируемого одновкбратором-13 (Фиг. Зв), обнуляюшим В-триггеры14-17. Выходная информация с буферного регистра 22 может подаваться на внешние, по отношению к рассматривае-, мому, устройства индикации, управления положением измеряемого объекта, на цфроаалоговый преобразовательи т,д.Таким образом, устройство обеспечивает измерение положения объекта в трехкоординатной симметричной плоской системе (по осям Х, У, Е) и осуществление контроля правильности геометрических форм длинномерных шестигранников и трехгранников сразу по трем координатам Х, У. Е в указанной системе по критерию равенства параметров измерений по координатам Х, У, Е, чем обеспечивается повышенная производительность контроля.Формула изобретенияУстройство для измерения положения и контроля правильности геометрических форм длкнномерных многогранных объектов. содержащее оптически связанные лазер, блок сканирования, оптический блок с объективом, Фотопркемник, блок временной селекции, содержащий инвертор, одновибратор, четыре В-триггера, включенные по схеме деления на два, и четыре трехвходовых элемента И, при этом вход инвертора, вход одновибратора и счетный вход третьего В-триггера соединены с выходам фотоприемника, К-вход каждого кз В-триггеров соединен с выходом одновибратора, счетный вход первого В-триггера соединен с выходом инвертора, счетный вход второго В-триггера соединен с прямым выходом первого В-триггера, счетный вход четвертого В-триггера соединен с прямым выходом третьего В-триггера, че,тыре идентичных измерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента заполнения, счетчика и буферного регистра, генератор тактовой частоты к два последовательно соединенных элемента задержки, вход первого из которых соединен с выходом фотоприемника, а выход соединен со счетными входамк буферных регистров четырех измерктельных каналов, выход второго элемента задержки соединен с Евходаьа счетчиков четырех измерительных каналов, о т л к ч а ю щ е е9 158567 с я тем, что, с целью повышения производительности контроля за счет одновременного по всем координатам контроля параметроы объекта в плоской симметричной трехкоординатной системе при однократном позиционировании, оно снабжено вторым фотоприемником, выход которого объединен с выходом первого фотоприемника, пятым и шестым измерительным каналами, идентичными первым четырем, первые входы элементов заполнения всех измерительных каналов соединены с выходом генератора тактовой частоты, блок времени селекции содержит дополнительно два трехвходовых элемента И, выходы всех шести элементов И соединены соответственно с вторыми входами элементов заполнения всех изме рительных каналов, первые входы первого и второго элементов И соединены с прямым выходом второго Р-триггера, а первые входы третьего, четвертого и шестого элементов И - его инверс ным выходом, вторые входы первого,81 Отретьего и четвертого элементов И соединены с прямым выходом третьего," П-триггера, а второй вход второго элемента И - с его инверсным выходом, третьи входы первого, второго и третьего элементов И соединены с выходом инверторов, третьи входы четвертого и шестого элементов И соединены с выходом фотоприемника,.второй вход шестого элемента И соединен с прямым выходом первого П-триггера, три входа пятого элемента И объединены и соединены с прямым выходом четвертого Э-триггера, оптический блок снабжен двумя зеркалами, установленными по ходу излучения под угломЫ "- 60 каждое к оптической оси объектива блока симметрично относи тельно нее, и двумя фокусирукяцими линзами, установленными соответственно по ходу потоков излучения, отраженных зеркалами и оптически сопряженными с соответствующими фотоприемниками..Эь О.Смирноердюкова ектор С.Ше актер Л.Пчолинска Заказ 2321 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Жя водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 П Ю 6 оставиехред 485обрете Раушск Подписноеоткрытиям при ГК д. 4/5