Устройство для измерения радиуса участка дуги

(5 )М. К.и. С 01 В 21/20 Ъвударставииый квнитвт СССР ио алаи иэвбрвтвннй н открытийОпубликовано 07, 03,82, Бюллетень Рй 9 Вата опубликования описания 09 . 03. 82(71) Заявитель Таганрогский радиотехнический институт и 54), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗНЕРЕНИЯ РАДИУСА УЧАСТКАДУГИ Иэобретениной технике,ным устройствучастка дуги,делия, и предния в мащиноспри измерениирабатываемых измерительевизионадиусайорму иэиспользова е относится ка именно к телам измеренияопределяющейназначено длятроении, в чаразмеров издна валковых г тно лий боч маин Известно устройство, позволяющее измерять радиус участка дуги и служа щее для косвенного измерения диаметров цилиндрических деталей, содержащее два измерителя соответственно двух параллельных отрезков прямЫх, одна из которых проходит по радиусу поперечного сечения детали, блок для вычисления значения диаметра детали по измеренным отрезкам прямых и Фиксированному расстоянию между ниии, блок управления и выходной блокНедостаток этого устройства заклю чается в том,что оно не обеспечивает достаточной оперативности и точности измерений, так как требует осуществ-.ления ряда предварительных установочных операций для такого взаимногорасположения измерителей и детали,при котором один из измерителей фиксирует расстояние от окружности,представляющей поперечное сечение детали, до некоторой опорной плоскостивдоль прямой, проходящей через центр 1 Едетали.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для измерения радиуса участка дуги, содержащее телевизионный, 13датчик, соединенный с ним генераторразвертки вычислительный, блок иблок управления, выходы которого соединены с управляющими входами генератора развертки и вычислительногоблока. Генератор развертки обеспечивает трехстрочную линейную развертку измеряемой дуги, проектируемойна мишень телевизионного датчика. Этоустройство содержит также коммутатор,57 4вычислительного блока, а выходы блока управления соединены с управляющими входами селектора, распределителя,счетчика и со счетным входом счетчика.На Фиг. 1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показаны проекции дуги, радиускоторой подлежит измерению, прорезеймаски и траекторий считывающего элемента на мишени телевизионного датчика; на Фиг. 3 - геометрические построения, поясняющие принцип измерениярадиуса участка дуги.Устройство содержит телевизионный датчик 1, установленную на его оптическом входе непрозрачную маску 2, содержащую не менее трех концентрических целевых прорезей с радиусами Я, Р, Рэ соответственно, генератор 3 развертки, блок 4 управления, селектор 5 видеоимпульсов, распределитель б видеоимпульсов, блок 7 буферной памяти, счетчик 8 импульсов и вычислительный блок 9. Цель достигается тем, что устройство для измерения радиуса участка дуги, содержацее телевизионный дат-.чик, соединенный с ним генератор развертки, вычислительный блок и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами генератора развертки и вычислительного блока, снабжено установленной на оптичес 3ком входе телевизионного датчика непрозрачной маской, содержащей не менее трех концентрических щелевых прорезей, селектором видеоимпульсов, рас.40пределителем видеоимпульсов, счетчиком импульсов и блоком буферной памяти, состоящим из регистров, число которых равно числу прорезей маски, генератор развертки выполнен в виде генератора радиально-круговой раэверт"43 ки, строки которой расположены по радиусам проекций щелевых прорезей маски и пересекают их, выход теле-.визионного датчика соединен с информационным входом селектора, выход селектора соединен с информационным входом распределителя, каждый выход которого соединен с управляющим входом соответствующего ему регистра в блоке буферной памяти, инФормационныевходы всех регистров соединены с выходами всех разрядов счетчика, выхо,ды регистров подключены ка входам 3 9111 у которого информационный вход соединен с выходом, телевизионного датчи-. ка, а управляющий вход - с выходом генератора развертки, блок выделения межстрочных разностей линейных координат и блок деления межстрочных разностей линейных координат на шаг развертки, Три выхода коммутатора, служащие для выдачи сигналов линейных координат точек пересечения соответст- о венно трех строк развертки с проекцией дуги, соединены со входами блока выделения межстрочных разностей, выход которого соединен со входом блока деления, подключенного к вы числительному блоку. Управляющие входы блока деления соединены с выходом генератора развертки 21.Недостаток известного устройства заключается в невысокой точности из- Ю мерений, обусловленной значительной погрешностью телевизионных измере" ний положения точки объекта относительно начала строки развертки.Цель изобретения - повышение точности измерений. 1Генератор 3 развертки выполнен ввиде генератора радиально-круговойразвертки, строки которой расположены по радиусам ЦФп 1 ппроекций щелевых прорезей маски 2 и пересекают их фиг. 23 . Генератор 3 развертки содержит, например, формирователь 10 синусоидального напряжения,квадратурный фазорасщепитель 11, первый 12 и второй 13 модуляторы, генератор 14 пилообразного напряжения,первый 15 и второй 16 аналоговыесумматоры,1Блок 4 управления содержит, например, последовательно соединенные генератор 17 опорной частоты, делитель 18 частоты, формирователь 19 управляющих импульсов.Блок 7 буферной памяти состоит иэрегистров 20, 21, 22 число которыхравно числу прорезей маски. 2.Выход телевизионного датчика 1 соединен с информационным входом селектора 5, выход которого соединен с информационным входом распределителя 6,каждый выход которого соединен с управляющим входом одного соответствующего ему регистра из набора регистров 20, 21, 22 в блоке 7 буферной памятиИнформационные входы всех ре-.гистров 20, 21, 22 соединены с выходами всех разрядов счетчика 8, а вы911157 ходы. всех регистров 20, 21, 22 подключены ко входам вычислительного блока 9. В блоке.4 управления выход генератора 17 соединен со счетным входом счетчика 8, управляющим входом распределителя 6 и с первым управляющим входом генератора 3 развертки, а именно со входом генератора 14. Выход формирователя 19 соединен с управляющим входом селектора 5, управляющим входом установки 0 в счетчике 8 и управляющим входом вычислительного блока 9, Выход. делителя 18 частоты соединен со вторым управляющим входом генератора 3 развертки, а именно .со входом формирователя 10. Выход формирователя 10 соединен со входом фазорасщепителя 11, выходы которого соединены с первыми входами модуляторов 12, 13 и аналоговых сумматоров 15 20 16. Выход генератора 14 соединен со вторыми входами модуляторов 12, 13, выходы которых соединены со вторыми входами аналоговых сумматоров 15, 16, выходы которых соединены со входами управления разверткой телевизионного датчика 1.Устройство работает следующим образом. 30 ного датчика 1 и управляемый импульсами формирователя 19, обеспечивает выделение импульсов видеосигнала только в промежуток времени сканирования считывающим элементом мишени датчиПеред началом работы объект образующий дугу, радиус которой подлежит измерению, устанавлйеают перед маской 2 таким образом, что проекции точек А,.В, С пересечения измеряемой дуги с прорезями маски 2 должны попадать на рабочую часть мишени телевизионного датчика .1. При этом про" екция измеряемой дуги должна пересекаться с проекциями каждой иэ трех прорезей маски,2, что накладывает некоторые ограничения на значение измеряемого радиуса к и взаимное распо-ложение проекций центра 0 концентри; ческих щелевых прорезей маски 2 с 4 радиусами Р Р, Р и центра Оизмеряемой дуги с радиусом кИзображение измеряемого участка дуги через маску 2 проецируется на мишень телевизионного датчика 1 фиг. 2). Полученное на мишени телевизионного датчика 1 иэображение сканируется считывающим лучом, перемещающимся по закону радиально-круговой развертки, формируемой генератором 3.55 Шаг развертки задается блоком 4 управления, в котором сигнал генератора 17 опорной частоты поступает че" рез делитель 18 частоты на формирователь 10 синусоидального напряженияи на генератор 14 пилообразного напряжения, входящие в состав генератора 3 развертки. Синусоидальные сигналы, отличающиеся по фазе на 90 ф, поступающие с выходов фаэорасщепителя 11через сумматоры 15, 16,. на входы управления разверткой телевизионногодатчика 1, обеспечивают круговое перемещение считывающего луча, а пилообразные сигналы с выходов модуляторов 12 и 13, в которых осуществляется модуляция вспомогательного пилообразного сигнала генератора 14 оинусоидальными сигналами. круговой развертки обеспечивают радиальное. перемещение считывающего луча датчика 1. Радиально-круговая развертка осуществляется при воздействии на отклоняющую систему телевизионного датчика 1 суммыкеадратурных синусоидальных сигналов имодулированных этими же синусоидальнысигналами пилообразных сигналов. Устаовка необходимого радиального смещеия центра развертки обеспечивается сточником питания не показан) . Траектории перемещения считывающего элемента на мишени телевизионного датчика показаны.на фиг. 2. Например, при перемещении электронного луча в радиальном направлении 5 р от центра развертки строка эа строкой по кругу в направлении 5 рпротив часовой стрелки считывающий элемент перемещается по траекториям, совпадающим с радиусами:9,;119 д 1 с. Перемещаясь Порадиально расположенным строкам, считывающий элемент пересекает последовательно проекции дугообразных щелевыхпрорезей маски 2 с радиусами У РЯ. В тех строках развертки, которые пересекают контрастные изображения выделенных участков измеряемой дуги, имеющей искомый радиус К (на фиг. 2 точки А, В и С) на выходе телееизион 1 лого датчика 1 в соответствующие моменты времени появляются видеоимпульсы, позволяющие зафиксировать значе-ния угловых координат М, М, М этих точек. Значения угловых координат фиксируются в цифровом виде регистрами 20, 21, 22 блока 7 буферной памяти. Для этого селектор 5 видеоимпульсов, подключенный к выходу телевизион7 9111 ка, на которую проецируется изображение измеряемого объекта. Сигнал начала измерения может подаваться оператором вручную или поступать от внешнего устройства 1 не показано) при автоматической непрерывной работе. Распределитель б видеоимпульсов, управляемый импульсами:строк генератора 17. направляет видеоимпульсы точек А, В и С соответственно на три выхода в 1 О зависимости от времени их появления относительно начала строк развертки. Поступая на управляющие входы регистров 20, 21 и 22, выделенные видео- импульсы обеспечивают запись числа 15 импульсов строк, поступивших на счетчик. 8 от генератора 17 опорной частоты, начиная от момента сброса этого .счетчика управляющим импульсом формирователя 19 управляющих импульсов до 20 момента времени, соответствующего по-. явлейию видеоимпульса от точек объекта А, В.или С, проецируемых через соответствующую прорезь с радиусом У, Р или Я в маске 2. После окон чания цикла измерения Формирователь 19 управляющих импульсов выдает командный импульс на вычислительный блок 9, который по известным значениям ради ,:альных координат Р,.Р , Я и изме- зо ренным угловым координатам Ч, Ч,точек А, .В и С дуги окружности вычисляет ее радиус К.Вычисление значения величины радиуса Й блоком 9 по известным значе ниям РРР и измеренным значениям Ч Ч, Ч координат трех точек дуги А, В, С может производиться, например, по соотношениям, известным для косоугольных треугольников, 40 а именно треугольников АВС, АОС, АОВ,ОВС (Фиг. 3)Так, иэ треугольника АВС в соответствии с теоремой синусов, с уче" том величины вписанного угла Ы, ради ус В дуги описанной окружности определяется как где углы Чкак М., = 9 предел Ч.л, Ч сят от отсчет яптся выа зна- причембранного моментачений угловых кооточек дуги Л, В иТаким образомизмерив Ц, 8 ил 1 и Ч,можно нделить:созс 1 и вычус К. не зав начала рдинат н з ая Я ЯЧ, определайти а, в иислить иском опре-й радиОбеспечивая жесткую пространственную дискретизацию изображения прорезями маски 2, а также высокую точность фиксации угловых значений координат точек дуги при радиально-круговой развертке и цифровой регистрации результатов, предлагаемое устройство исключает влияние нестабильности величины и Формы траекторий пере-. мещения считывающего элемента телевизионного датчика, что существенно повышает точность измерений радиуса кривизны участка дуги.Применение предложенного устройства в комплексах гибочных автоматов позволит повысить качество выпускаемой продукции.рмула изобретения Устройство для измерения радиуса участка дуги, содержащее телевизионный датчик, соединенный с ним генератор развертки, вычислительный блок р блок управления, выходы которого 1соединены с управляющими входами генератора развертки и вычислительного блока, о т л и чающее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленной на оптическом входе телевизионного датчика непрозрачной маской, содержащей не менее трех концентрических щелевых прорезей, селектором видео- импульсов, распределителем видеоимпульсов, счетчиком импульсов и блоком буферной памяти, состоящим из регистров, число которых равно числу прорезей маски, генератор развертки а 9,5 л Ооответствии с теоремой косиз того же треугольника ЛВС де, усо СО 5 ков АОС, АОВ и ВОС,ствии с теоремой косиугол соот аиэт такженусов9 91 выполнен в виде генератора радиально- круговой развертки; -строки которой расположены по радиусам проекций щелевых прорезей маски и пересекают их, выход телевизионного датчика,соединен с информационным входом селектора, выход селектора соединен с информационным входом распределителя, каждый выход которого соединен с уп" равляющим входом соответствующего ему регистра в блоке буферной памяти, информационные входы всех регистров соединены с выходами всех разрядов счетчика, выходы регистров подключе 11 Я 10ны ко входам вычислительного блока, а выходы блока управления соединены с управляЮщими входами селектора, распределителя, счетчика и со счетным входом счетчика. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР1 Ю Н 425044, кл. С 01 В 19/ОО,6 01 В 19/12, 6 01 В 7/12,. 1972.2. Авторское свидетельство СССРМ 427232, кл, С 01 В 19/40, 1972