Автоматизированный гониометр

Автоматизированный гониометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОМАТИЗИРОБАННЫЙ ГОНИОМЕТР, содержащий поворотное устройство с кольцевым лазером, фотоэлектрический автрколлиматор, блок управления, формирователь импульсов .селекции базовой граГни, выход которого связан с блоком управления, вычислительньй блок, связанньгй с первым выходом блока управления, и два счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности, он снабжен двумя запоминающими устройствами , устройством сравнения, коммутатором , прямым счетчиком и реверсивным счетчиком, дешифратором и регистратором , выходы вычислительного блока через запоминающие устройства соединены с двумя входами устройства сравнения, выход которо-го связан с первым входом регистратора, третий вход устройства сравнения соединен с четвертым выходом блока управления, выход фотоэлектрического автоколлиматора через коммутатор подключен к 6ХОДУ прямого счетчика, выход которого соединен с вторьм входом реверсивного счетчика, пятый выход блока управления через коммутатор соединен с первым входом реверсивного счетчика, выход которого подкл1очен к первому входу дешифратора, второй вход дешифратора связан с седьмым выходом блока (Л управления, выход дешифратора подклюС чен 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 ел блоком.

COIO8 СОВЕТСКИХ ю4ю ия»

РЕСПУБЛИК,SUÄÄ1100500 цр G 01 В 21/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3491 711/18-28 (22) ?0.09.82 (46) 30.06.84. Бюл. № 24 (72) В.КеАвтономовр А.И.Ванюрихин, И.И.Зайцев, Л.Г.Зозуля и ЗеАеПрокопенко (53) 531.71(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 238819, кл. G 01 В 9/ 10, 1967.

2. Заявка ФРГ № 1623406, кл. 42 с 35/10, 1970 (прототип). (54) (57) АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ГОНИОМЕТР, содержащий поворотное устройство с кольцевым лазером, фотоэлектрический автоколлиматорр блок управления, формирователь импульсов, селекции базовой гра. ни, выход которого связан с блоком управления, вычислительный блок, связанный с первым выходом блока управления, и два счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности, он снабжен двумя запоминающими устройствами, устройством сравнения, коммутатором, прямым счетчиком и реверсивным счетчиком, дешифратором и регистратором, выходы вычислительного блока через запоминающие устройства соединены с двумя входами устройства сравнения, вьмод которого связан с первым входом регистратора, третий вход устройства сравнения соединен с четвертым выходом .блока управления, выход фотоэлектрического автоколлиматора через коммутатор подключен к входу прямого счетчика, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, пятый выход блока управления через коммутатор соединен с первым входом реверсивного счетчика, выход которого подключен к первому входу дешифратора, второй вход дешиф- Я ратора связан с седьмым выходом блока управления, выход девифратора водилы- (/) чен к. второму входу регистратора, шестой вьмод блока управления соединен с третьим входом реверсивного и счетчика, первые входы счетчиков соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока управления, вторые их входы — с поворотным устройством, а выходы — с вычислительным блоком. СЛ

1100500

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения углов между отражающими поверхностями деталей различно го назначения. 5

Известен гониометр, содержащий предметный стол, круговой лимб с делениями, зрительную трубу $,1).

Недостатками известного гониометра являются малопроизводительность и точность, так как поведение и отсчет осуществляется визуально оператором.

Наиболее близким к изобретению является автоматизированный гониометр, .содержащий поворотное устройство с 15 кольцевым лазером, фотоэлектрический автоколлиматор, блок управления, формирователь импульсов селекции базовой грани, выход которого связан с блоком управления, и вычислительный 20 блок, связанный с выходом последнего, и два счетчика (2 3.

Однако в автоматическом режиме .на выходе евтоколлиматора могут. быть получены импульсы, соответствующие 2 >

" бликам от контролируемой детали, различным оптическим и электрическим помехам. При измерениях возможны скачкообразные кратковременные ухудшения параметров 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. 35

Цель изобретения — повышение достоверности измерений, Поставленная цель достигается тем, что автоматизированный гониометр, содержащий поворотное устройство с кольцевым лазером, фотоэлектрический автоколлиматор, блок управления, формирователь импульсов селекции базовой грани, выход которого связан с блоком управления, и вычислительный 45 блок, связанный с первым выходом блока управления и два счетчика, снабжен двумя запоминающими устройствами, устройством сравнения, коммутатором, прямым счетчиком и реверсивным счетчиком, дешифратором и регистратором,, выходы вычислительного блока через запоминающие устройства соединены с двумя входами устройства сравнения, выход которого связан с первым входом55 регистратора, третий вход устройства сравнения соединен с четвертым выходом блока управления, выход фотоэлектрического автоколлиматора через коммутатор подключен к входу прямого счетчика, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, пятый выход блока управления через коммутатор соединен с первым входом реверсивного счетчи-! ка, выход которого подключен к перному входу дешифратора, второй вход дешифратора связан с седьмым выходом блока 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 устройство

00 4 пульс автоколлиматора 5 от второй грани призмы 4 закрывает счетчик 9 и 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 измеренных углах 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 N импульсов селекции базовой грани (фиг. 2А),что соответствует (Н вЂ” 1) оборотам поворотного устройства 1.

По заднему фронту каждого, импульса селекции базовой грани (фиг. 2А) блок 8 управления формирует импульсы синхронизации 1 ...й (фиг. 2Б), а

1t и также импульсы синхронизации 1 †. N (фиг. 2В), которые задержаны относи1 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. 2Г), передний фронт этого импульса совпадает с передним фронтом импульса 1,(время

I на фиг. 2Г).

Сигнал управления (" Разрешение

АК") поступает на коммутатор 7 и отз 11005

14 сравнения, регистратор 15, реверсивный счетчик 16, прямой счетчик 17, дешифратор 18. Два выхода вычислительного блока 11 через запоминающие устройства 12 и 13 соединены с двумя входами устройства 14 сравнений, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока 8 управления. Выход устройства 14 сравнения связан с первым входом .регистратора 15. Пятый 10 выход блока 8 управления râÿçàí со вторым входом коммутатора 7. Первый выход коммутатора 7 связан с первым (счетным) входом реверсивного счет- ренньм плоским углам многогранной чика 16, второй выход — C входом 15 призмь1 4 ° прямого счетчика 17, выход которого подключен к второму входу реверсив-, ного сче гчика 16. Выход реверсивного счетчика 16 через дешифратор 18 связан со вторым входом регистратора 20

15. Шестой выход блока 8 управления связан с третьим входом реверсивного счетчика 16, седьмой — со вторым входом дешифратора 18.

Выход поворотного устройства 1 25 кольцевого лазера 3 соединен с входами счетчиков 9 и 10.

Устройство работает следующим об- появиться ложные импульсы. разом.

Поворотное устройство 1 вращается

30 с помощью привода 2. На поворотном устройстве 1 закреплены кольцевой лазер 3 и контролируемая многогранная призма 4. При вращении поворотного устройства 1 в момент совпаде- 35 иия визирной оси фотоэлектрического автоколлиматора 5 с нормалями к граням контролируемой призмы 4 на выходе автоколлиматора 5 получают. электрические сигналы. Для однозначности измерений, в частности для определения начала отсчета, используется формирователь 6 импульсов селекции .базовой грани, на которой подается световой сигнал рт кольцевого лазера 3.

Формирователь 6 импульсов селекции базовой грайи содержит два фотоприемника, которые по очереди засвечиваются вращающимся кольцевым лазером

3, в результате чего на выходе фор- .50 мирователя 6 получают импульсы селекции базовой грани, с помощью которых блок 8 управления выделяет импульс ававтоколлиматора 5 от первой (базовой) грани призмы 4 и подает его на запуску счетчика 9, который начинает подсчитывать количество периодов выходного сигнала кольцевого лазера 3, Им11005

3 крывает его. При этом выходные импульсы автоколлиматора. 5 (фиг. 2Д), .соответствующие граням контролируемой призмы 4, поступают через коммутатор

7 на счетный вход прямого счетчика

17 (фиг. 2Ж). По импульсу .синхронизации 2 блок 8 управления формирует задний фронт. сигнала "Разрешение АК" (время Ф на фиг. 2Г), и коммутатор

7 закрывается. 10

При этом в прямой счетчик 17 записывается число К, равное количеству импульсов автоколлиматора 5 за первый оборот измеряемой призмы 4 (фиг. 2Ж).

Импульсом синхронизации 2, поступаю- 15 щим с блока 8 управления на 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"), длительно®ть которого равна временному интервалу между импульсами синхро- 25 низации 2 и Й (фиг. 2К).

Импульсом селекции базовой грани

2 (фиг. 2А) устройство уйравления 8 выделяет импульс А, (Фиг. 2Л) 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. 2М) 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 8

40 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-1 . 45 ется в блоке 8 управления с помощью импульса селекции базовой грани (фиг. 2А), работа счетчиков 9 и 10 прекращается. Вычислительный блок 11 производит обработку информации по заданному алгоритму.

Импульсы А — А" автоколлиматора

5 (фиг. 2М), 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 б

КИ" импульсы A — А через коммута1 К тор 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 — А

K (фиг. 2И), 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 — A должно быть равно к числу К, которое записано в счетчике

16 за первый оборот поворотного устройства 1, т ° е. по приходу импульса

А „ все разряды реверсивного счетчика

I6 должны быть установлены в нулевыесостояния.

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 — A коммутатора 7 за второй обок рот 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 (f4 - 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 число

7 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 полуприема измерения (за (Й вЂ” 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. Устройство сравнения 14 вычитает из каждого ,1-го значения измеряемого угла за первый полуприем измерения соответст00500 венно 1 -тое значение измеряемого угла за второй полуприем измерения и сравнивает каждый 1-тый результат вычитания с допустимым отклонением д, которое определяется точностью измерения и изготовления граней приз" мы 4. Если результат вычитания для любого значения измеряемого угла будет больше или равен значению Ь

10 то на выходе устройства сравнения 14 формируется сигнал, по которому на регистраторе 15 фиксируется информация, указывающая на недостоверность проведенных измерений.

15 Если результат вычитания меньше величины 6, тогда результат измерения i -того угла многогранной призмы

4 считают достоверным, что отражается на регистраторе 15.

Преимущество предлагаемого гониометра по сравнению с базовым ббъектом — гониометром УИИП-1 заключается в существенном повышении достовер25 ности результатов измерения. Таким образом, 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. Глазкова

Редактор Т.Парфенова Техред Д,Коцюбняк Корректор А. Ильин

Заказ 4570/33 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

) Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. ПроектцрУ 4