Автоматизированный гониометр

СО 1 ОЭ СОВЕТСКИХюоюеюеснипРЕСПУБЛИК эЮ б 01 В 21/22 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(прототип). Ееа вы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ГОНИОМЕТР,содержащий поворотное устройство скольцевым лазером, фотоэлектрическийавтоколлиматорр блок управления, формирователь импульсов, селекции базовой гра.нир выход которого связан сблоком управления, вычислительныйблок, связанный с первым выходомблока управления, и два счетчика,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения достоверности, онснабжен двумя запоминающими устройствами, устройством сравнения, коммутатором, прямым счетчиком и реверсивным счетчиком, дешифратором и регист 80.1 3 00500 ратором, выходы вычислительного блока через запоминающие устройствасоединены с двумя входами устройствасравнения, вьмод которого связан спервым входом регистратора, третийвход устройства сравнения соединенс четвертым выходом блока управления,выход фотоэлектрического автоколлима"тора через коммутатор подключен квходу прямого счетчика, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, пятый выход блокауправления через коммутатор соединенс первым входом реверсивного счетчика,выход которого подклМчен к первомувходу дешифратора, второй вход дешиф-ратора связан с седьмым выходом блокауправления, выход девифратора водилы- Ячен к. второму входу регистратора,шестой вьмод блока управления соединен с третьим входом реверсивного Ф 3счетчика, первые входы счетчиков соединены соответственно с вторым итретьим выходами блока управления,вторые их входы - с поворотным устройством, а выходы - с вычислительнымблоком. СЛИзобретение относится к измеритель"ной технике и может быть использованодля определения углов между отражающими поверхностями деталей различного назначения. 5Известен гониометр, содержащийпредметный стол, круговой лимб с делениями, зрительную трубу 11.Недостатками известного гониометра являются малопроизводительность и 10точность, так как поведение и отсчетосуществляется визуально оператором,Наиболее близким к изобретениюявляется автоматизированный гониометр, ,содержащий поворотное устройство с 15кольцевым лазером, фотоэлектрическийавтоколлиматор, блок управления, формирователь импульсов селекции базовой грани, выход которого связан сблоком управления, и вычислительный 20блок, связанный с выходом последнего, и два счетчика 2 3.Однако в автоматическом режиме ,на выходе девтоколлиматора могут. бытьполучены импульсы, соответствующие 25 " бликам от контролируемой детали, различным оптическим и электрическим помехам. При измерениях возможны скачкообразные кратковременные ухудшенияпараметров гониометра, например, за ЗО счет перестройки резонатора кольцевого лазера, а также при толчках, вибрациях и т.д. Все это приводит к снижению достоверности выдаваемой информации. 35Цель изобретения - повышение достоверности измерений,Поставленная цель достигается тем,что автоматизированный гониометр,содержащий поворотное устройство скольцевым лазером, фотоэлектрическийавтоколлиматор, блок управления, формирователь импульсов селекции базовой грани, выход которого связан сблоком управления, и вычислительный 45блок, связанный с первым выходом блока управления и два счетчика, снабжен двумя запоминающими устройствами,устройством сравнения, коммутатором,прямым счетчиком и реверсивным счетчиком, дешифратором и регистраторомвыходы вычислительного блока череззапоминающие устройства соединены сдвумя входами устройства сравнения,выход которого связан с первым входом 55регистратора, третий вход устройства сравнения соединен с четвертымвыходом блока управления, выход фотоэлектрического автоколлиматора через коммутатор подключен к входупрямого счетчика, выход которогосоединен с вторым входом реверсивного счетчика, пятый выход блока управления через коммутатор соединенс первым входом реверсивного счетчи-ка, выход которого подключен к перному входу дешифратора, второй входдешифратора связан с седьмым выходомблока управления, выход дешифратора подключен к второму входу регистратора, шестой выход блока управления соединен с третьим входом реверсивного счетчика, первые входы счетчиков соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока управления, вторые их входы - с поворотным устройством, а выходы - с вычислительным блоком.На фиг, 1 представлена блок-схема гониометра; на фиг. 2 - эпюры сигналов на выходах элементов схемы.Гониометр содержит поворотное устройство 1, которое вращается с помощью привода 2, на поворотном устройстве 1 расположены кольцевой лазер 3 и контролируемая многогранная призма 4, углы которой необходимо измерить. Рядом с поворотным устройством 1 установлен фотоэлектрический автоколлиматор 5 таким образом, что его визирная ось лежит в плоскости, задаваемой нормалями к граням контролируемой призмы 4, на неподвижном основании расположен формирователь 6 импульсов селекции базовой грани таким образом, что излучение из кольцевого лазера 3 при вращении поворотного устройства 1 последовательно засвечивается два фотоприемника формирователя 6. Гониометр содержит также коммутатор 7, блок 8 управления, счетчики 9 и 10, вычислительный блок 11, запоминающие устройства 12 и 13.Выход фотоэлектрического автоколлиматора 5 соединен с первыми входами коммутатора 7 и блока 8 управления. Выход формирователя 6 импульсов селекции базовой грани соединен со.вторым входом блока 8 управления, Первый и . второй выходы блока 8 управления соединены соответственно со входами счетчиков 9 и 10. Выходы счетчиков 9 и 10 соединены с первым и вторым входами вычислительного блока 11, на третий вход которого подается сигнал с третьего выхода блока 8 управления. Гониометр содержит также устройство00 4 пульс автоколлиматора 5 от второй . грани призмы 4 закрывает счетчик 9и открывает счетчик 10, который также начинает подсчитывать количество периодов выходного сигнала кольцево.го лазера 3. При поступлении очередного импульса автоколлиматора 5.состояние счетчиков 9 и 10 меняется.Информация со счетчиков 9 и 10 подается в вычислительный блок 11. За один полный оборот устройства в вычислительном блоке 11 записыва-. ются числа, пропорциональные измеДля повьнпення точности измерения производят несколько оборотов по стрелке часов, и столько же - против. Информация об измеренныхуглах затем усредняется,В случае, когда грани призмы 4 имеют малую площадь или низкий коэффициент отражения, на выходе автоколлиматора 5 получают импульсы с мальм отношением сигнал - шум. Кроме того,при различного рода оптических помехах на выходе автоколлиматора 5 могут Регистрация отказов в таком случае выполняется следующим образом.В течение первого полуприема измерения (например, при вращении поворотного устройства 1 по часовой стрелке) с выхода формирователя 6 на вход блока 8 управления поступает М импульсов селекции базовой грани (Фиг. 2 А),что соответствует ( Н - 1) оборотам поворотного устройства 1.По заднему фронту каждого, импульса селекции базовой грани (фиг. 2 А) блок 8 управления формирует импульсы синхронизации 1й (фиг. 2 Б), аИ и также импульсы синхронизации 1 в . М (фиг. 2 В), которые задержаны относи 1 тельно импульсов синхронизации 1 -Й на время Г , равное длительности импульсов 1 - М,За время первого оборота поворотного устройства 1 блок 8 управления формирует сигнал управления ("Разрешение АК"), длительность которого равна временному интервалу между импульсами 1 и 2 (фиг. 2 Г), передний Фронт этого импульса совпадает с передним фронтом импульса 1 ,(времяна фиг. 2 Г).Сигнал управления (" Разрешение АК") поступает на коммутатор 7 и отз 1100514 сравнения, регистратор 15, реверсивный счетчик 16, прямой счетчик 17,дешифратор 18, Два выхода вычислительного блока 11 через запоминающиеустройства 12 и 13 соединены с двумявходами устройства 14 сравнений, третий вход которого соединен с четвертьм выходом блока 8 управления, Выход устройства 14 сравнения связан спервым входом регистратора 15, Пятый 10выход блока 8 управления связан совторым входом коммутатора 7. Первыйвыход коммутатора 7 связан с первым(счетным) входом реверсивного счет- .1 ренньм плоским углам многограннойчика 16, второй выход - С входом 15 призмы 4,прямого счетчика 17, выход которогоподключен к второму входу реверсив-,ного счегчика 16. Выход реверсивногосчетчика 16 через дешифратор 18 связан со вторьм входом регистраТора О15. Шестой выход блока 8 управлениясвязан с третьим входом реверсивного счетчика 16 седьмой - со вторымвходом дешифратора 18.Выход поворотного устройства 1 25кольцевого лазера 3 соединен с входами счетчиков 9 и 10.Устройство работает следующим об- Появиться ложные импульсы.разом.Поворотное устройство 1 вращается30с помощью привода 2, На поворотномустройстве 1 закреплены кольцевойлазер 3 и контролируемая многогранная призма 4. При вращении поворотного устройства 1 в момент совпадеиия визирной оси фотоэлектрическогоавтоколлиматора 5 с нормалями к граням контролируемой призмы 4 на выходе автоколлиматора 5 получают электрические сигналы, Для однозначности Оизмерений, в частности для определения начала отсчета, используется формирователь 6 импульсов селекции базовой грани, на которой подается световой сигнал рт кольцевого лазера 3, 45Формирователь 6 импульсов селекциибазовой грайи содержит два Фотоприемника, которые по очереди засвечиваются вращающимся кольцевым лазером3, в результате чего на выходе фор- ,5 Омирователя 6 получают импульсы селекции базовой грани, с помощью которыхблок 8 управления выделяет импульс ававтоколлиматора 5 от первой (базовой)грани призмы 4 и подает его на запуск 55счетчика 9, который начинает подсчитывать количество периодов выходного сигнала кольцевого лазера 3, Им11005 5крывает его. При этом выходные импульсы автоколлиматора. 5 (фиг. 2 Д), .соответствующие граням контролируемой призмы 4, поступают через коммутатор 7 на счетный вход прямого счетчика 17 (Фиг. 2 Ж), По импульсу синхронизации 2 блок 8 управления Формирует задний фронт. сигнала "Разрешение АК" (время Ф на Фиг. 2 Г), и коммутатор 7 закрывается. 10При этом в прямой счетчик 17 записывается число К, равное количеству импульсов автоколлиматора 5 за первый. оборот измеряемой призмы 4 (Фиг. 2 Ж). Импульсом синхронизации 2 , цоступаю . щим с блока 8 управления иа вход реверсивного счетчика 16, обеспечивается перепись в реверсивный счетчик 16 кода, записанного в прямом счетчике 17. 20 Блок 8 управления также формирует сигнал управления (" Разрешение КИ"), длительность которого равна временному интервалу между импульсами синхро низации 2 и Й(Фиг. 2 К).Импульсом селекции базовой грани 2 (фиг. 2 А) устройство уйравления 8 выделяет импульс А, (фиг, 2 Л) от первой (базовой грани) контролируемой призмы 4 и подает его на запуск счетчика 9, который начинает подсчитывать количество периодов выходного сигнала кольцевого лазера 3.Импульс А автоколлиматора 5 (фиг. 2 М) от второй грани призмы 4 закрывает счетчик 9 и открывает счетчик 10, который также на начинает подсчитывать количество периодов выходного сигнала кольцевого лазера 3. При поступлении очередного импульса автоколлиматора 5 в блок 840 управления состояние счетчиков 9 и 10 поочередно меняется. Информация со счетчиков 9 и 10 поочередно подается в вычислительное устройство 11. По приходу импульса А; который выделя. - 45 ется в блоке 8 управления с помощью импульса селекции базовой грани Й (фиг. 2 А), работа счетчиков 9 и 10 прекращается. Вычислительный блок 11 производит обработку информации по заданному алгоритму.Импульсы А - А" автоколлиматора 5 (фиг. 2 М), фактически фиксирующие моменты поочередной передачи информации со счетчиков 9 и 10 в вычислитель ный блок 11, поступают с пятого выхода блока 8 управления на второй вход коммутатора 7. По сигналу "Разрешение 00 бКИ" импульсы А - А через коммутаКтор 7 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 16. При этом от предварительно записанного за первый оборот поворотного устройства 1 в реверсивный счетчик 16 числа К, вычитается число импульсов А - А1 к (фиг, 2 М), поступающих с выхода коммутатора 7 за второй оборот поворотного устройства 1 (интервал времени между импульсами 2 и 3 ). При нор- мальной работе гениометра число импульсов А - А должно быть равнокчислу К, которое записано в счетчике 16 за первый оборот поворотного устройства 1, те. по приходу импульса А все разряды реверсивного счетчика 16 должны быть установлены в нулевые- состояния.Дешифратор 18 по нулевым состояниям счетчика 16 Формирует сигнал запрета прохождению импульса синхронизации 3 с блока 8 управления через дешифратор 18 на регистратор 15.Это свидетельствует о достоверности результатов измерения углов многогранной призмы 4, т,е. об отсутствии больших ошибок измерения. В случае, если число выходных импуяьсов А - А коммутатора 7 за второй оборот поворотного устройства 1 не равно числу К, записанному в прямой счетчик 1 за первый оборот поворотного устройства 1, то в конце второго оборота дешифратор 18 разрешает прохождение импульса синхронизации 3 на регистратор 15, что свидетельствует о недостоверности результатов измерения многогранной призмы, Описанный процесс повторяется последовательно для всех последующих оборотов поворотного устройства 1 в течение первого полуприема измерения, причем перепись кода, записанного в счетчике 17, в реверсивный счетчик 16 осуществляется импульсами синхронизации 2" - (й - 1)"перед каждым оборотом. В течение второго полуприема измерения (например за (й - 1) оборотов поворотного устройства 1 против ча-. совой стрелки) весь процесс определения достоверности результатов измерения углов многогранной призмы 4 повторяется за исключением того, что в этом случае за первый оборот поворотного устройства 1 не проводится запись числа К в прямой счетчик 17, а используется уже записанное число7 11 за первый оборот первого полуприема измерения.Однако таким образом фиксируются большие ошибки измерения, причинами которых являются шумы, помехи (блики) как в тракте фотоэлектрического автоколлиматора 5, так и в тракте обработки информации, Контроль же работы гониометра при незначительно превышении допустимой погрешности измерения за счет, например, вибраций, перестройки режима кольцевого лазера 3, однократных ударов, шумов в кольцевом лазере 3 и т.д. производится следующим образом, После первого полуприема измерения (например, за (Н - 1) оборотов по часовой стрелке) по команде из блока 8 управления вычислительный блок 11 производит усреднение значений всех измеренных углов многогранной призмы 4 и передает информацию в запоминающее устройство 12. В запоминающее устройст-,. во 13 подаются усредненные значения измеренных углов после второго полу- приема измерения (за (Й - 1) оборотов против часовой стрелки). После окончания приема измерения, состоящего из двух полуприемов, по команде из.устройства управления 8 значения углдв, записанные в запоминающих устройствах 12 и 13, поступают в устройство сравнения 14. Устройствосравнения 14 вычитает из каждого ,1-го значения измеряемого угла за первый полуприем измерения соответст 3 00500венно 1 -тое значение измеряемогоугла за второй полуприем измеренияи сравнивает каждый 1-тый результатвычитания с допустимым отклонениемд, которое определяется точностью измерения и изготовления граней приз"мы 4. Если результат вычитания длялюбого значения измеряемого угла будет больше или равен значению Ь,10 то на выходе устройства сравнения 14формируется сигнал, по которому нарегистраторе 15 фиксируется информация, указывающая на недостоверностьпроведенных измерений.15 Если результат вычитания меньшевеличины а , тогда результат измерения 1 -того угла многогранной призмы4 считают достоверным, что отражается на регистраторе 15,20Преимущество предлагаемого гониометра по сравнению с базовым объектом - гониометром УИМПзаключается в существенном повышении достовер ности результатов измерения. Такимобразом, схемное решение электронной части позволяет определить изменение погрешности гониометра при наличии шумов и помех как в тракте фотоэлект- .рического автоколлиматора, так и в тракте обработки, информации, при бли ках и оптических помехах в оптическом тракте, при ухудшении работы поворотного устройства, кольцевого лазера, сбоях в вычислительном устройстве, вибрациях, ударах и т,д.1100500 Составитель Е. ГлазкоТехред Л.Коцюбнякрректор А, Ильин аказ 4570/3 П 3 Тираж 587 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Рауш