Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихся деталей

Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихся деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения осевых и радиальных перемещений вращающихся деталей бесконтактю 1М методом и может быть использовано в приборостроении и машиностроении. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения, одновременно осевых и радиальных перемещений вращающихся деталей. Одновременное измерение перемещений вращающихся деталей обеспечивается закреплением на детали крестообразной диафрагмы и оптическим сопряжением ее с четырехквадрантным фотоприемииком. Схема обработки сигналов содержит четыре идентичных канала, подключенных к каждому из элементов фотоприемника, и две пары сумматоров, позволяющих получить данные о перемещении соответственно по оси X и У. Суммарный сигнал с четырех каналов после сравнения с сигналом опорного генератора используется для коррекции питання источника света. 1 ил. § (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 01 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и oTHpblTV%1 (21) 3447071/24-28 (22) 31.05.82 (46) 15,04.86. Бюл. N4 14 (72) В. А. Томилин и Ю. Н. Самсонов (53) 531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1004752, кл, G 01 В 11/00, 1980. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения осевых и радиальных перемещений вращающихся деталей бесконтактным методом и может быть использовано в приборостроении и машиностроении. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения. одновременно осевых и радиальных перемещений вращающихся деталей. Одновременное измерение перемещений вращающихся деталей обеспечивается закреплением на детали крестообразной диафрагмы и оптическим сонряжением ее с четырехквадрантным фотоприемником.

Схема обработки сигналов содержит четыре идентичных канала, подключенных к каждому из элементов фотоприемника, и две пары сумматоров, позволяющих получить данные о перемещении соответственно по оси Х н У.

Суммарный сигнал с четырех каналов после сравнения с сигналом опорного генератора используется для коррекции питания источника света. 1 ил.

1224578

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения осевых и радиальных перемещений вращающихся деталей бесконтактным методом, и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленности.

На чертеже представлена схема предлагаемого измерителя.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за счет обеспе- 1п чения измерения радиальных перемещений вращающихся деталей бесконтактным методом.

Устройство содержит источник 1 светового излучения, диафрагму 2, фотоприемник 3, выполненный четырехквадрантным с элементами

4 — 7, четыре измерительные цепи из последовательно соединенных компаратора 8 (9,10,11), ключевого элемента 12 (13,14,15) и запоминающего блока 16 (17,18,19), элемент ИЛИ

20, кажду из входов которого присоединен к выходу соответствующего ком, а выход — к вторым входам ключевых элементов, суммирующий блок 21, каждый из входов которого присоединен к выходу соответствующего запоминающего блока, четыре сум- эч матора 22 — 25, три усилителя 26-.28, генератор 29 опорного напряжения и два регистратора

30 и 31, причем каждый из выходов фотоприемника 3 соединен с первым входом соответствующего компаратора 8, 9, 10 или 11, второй вход которого присоединен к выходу соответствующего запоминающего блока 16, 17, 18 или 19. Входы первого усилителя 26 присоединены к выходам суммирующего блока 21 и генератора 29 опорного напряжения, 35 а выход — к источнику 1. Выход запоминающего блока 19 соединен с первыми входами сумматоров 23 и 25, выход запоминающего блока 18 — с первым входом сумматора 24 и вторым входом сумматора 23. Выход запоминающего блока 17 соединен с первым сумматором 22 и вторым входом сумматора 24, а выход запоминающего блока 16 — с вторыми входами сумматоров 22 и 24. Входы усилителя 27 присоединены к выходам сумматоров 22 и 23, а

45 выход — к регистратору 30, Входы усилителя

28 присоединены к выходам сумматоров 24и

25, а выход — к регистратору 31. При этом диафрагма 2 установлена на вращающейся детали по ходу светового луча, ось симметрии

50 которой перпендикулярна оптической оси ис2

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 светового излучения,. например светодиод, генерирует поток излучения, например, инфракрасного или видимого света, падающий на диафрагму 2, закрепленную на детали, осевое и радиальное перемещения которой измеряются.

Часть потока излучения, пропускаемая диафрагмой 2, падает на квадранты фотоприемника 3, вызывая появление фототока. Величина фототока максимальна для положения диафрагмы 2, изображенного на чертеже, и равна нулю .при повороте детали с диафрагмой на четверть оборота, так как в этом случае поток излучения полностью перекрыт и не попадает на квадранты фотоприемника

3. Таким образом, каждый элемент фотоприемника 3 генерирует фототок импульсами, частота которых равна удвоенной частоте вращения детали. Форма импульсов зависит от конструктивного выполнения диафрагмы 2.

Оп:имальной является диафрагма, обеспечивающая равенство освещенных и затемненных площадей элементов фотоприемника 3.

Амплитуда импульсов фототока с каждого их элементов фотоприемника 3 определена зависящей от осевого н радиального перемещений диафрагмы 2 величиной и положением пятна излучения на элементах фотоприемника 3. При этом разность между суммой сигналов с первого 4 и второго 5 элементов и суммой сигналов с третьего 6 и четвертого 7 элементов не зависит от осевогои пропорциональна радиальному перемещению диафрагмы 2, а разность между суммой сигналов с первого 4 и четвертого 7 элементов и суммой сигналов с второго 5 и третьего 6 элементов не зависит от радиального и пропорциональна осевому перемещеню диафрагмы Z сигналы подаются на соответствующие цепочки иэ последовательно соединенных компаратора 8 (9,10,11), ключевого элемента 12 (13,14,15) и запоминающего блока 16 (17,18,19). Каждая цепочка охвачена отрицательной обратной связью с выхода запоминающего блока 16 (17,18,19) на второй вход соответствующего компаратора 8 (9,10,11) и выполняет роль амплитудного дискриминатора.

Выходные сигналы фотоприемника 3 сравниваются на компараторах 8 — 11 с сигнапаточника 1 и выполнена крестообразной (в виде двух ортогональных пересекающихся прямоугольных щелей), ось симметрии одной из которых совпадает с осью вращения детали, границы квацрантов фотоприемника 3 взаимно ортогональны и параллельны соответствующим осям симметрии диафрагмы 2. И1ель может быть выполнена квадратной. ми обратной связи, поступающими с выходов запоминающих блоков 16 — 19 на вторые входы соответственно компараторов 8 — 11. Если сигнал обратной связи меньше амплитуды выходного сигнала фотоприемника 3, то на выходе соответствующего компаратора устанавливается низкий уровень напряжения, а если сигнал обратной связи больше амплиту5?8

3 1224 ды выходного сигнала фотоприемника 3, то на выходе соответствующего компаратора устанавливается высокий уровень напряжения.

Любое смещение диафрагмы 2 перераспределяет освещенные площади между элементами фотоприемника 3, поэтому на выходе хотя бы одного из компараторов устанавливается низкий уровень напряжения.

При этом логический элемент ИЛИ 20 открывает одновременно все ключевые элементы 12 — 15 и сигналы с выходов компараторов

8 — 11 через открытые ключевые элементы 12 — 15 поступают на входы .запоминающих блоков 16 — 19 и изменяют сигналы на их выходах таким образом, что разностный сигнал на входах компараторов 8 — 11 становится равным нулю.

Сумма амплитуд импульсов фототока, снимаемых с выходов фотоприемника 3, не зависит от осевых и радиальных перемещений диафрагмы 2, но пропорциональна интенсивности излучения. Такой сигнал, пропорциональный интенсивности излучения и не зависящий от положения диафрагмы 2, получается на выходе суммирующего блока 21 и используется затем для образования отрицательной обратной связи по суммарному потоку, падающему на все элементы фотоприемника 3. С помощью генератора 29 опорного напряже мя и усилителя 26, выходное напряжение которого подается на вход источника 1 излучения, подЭО держивается поток излучения, падающий на фотоприемник 3, таким образом, чтобы разность сигналов на входах усилителя 26 была равна нулю.

Таким образом, сигналы на выходах запоминающих блоков 16 — 19 следят за амплитудой импульсных выходных сигналов фотоприемника 3 и не зависят от частоты вращения детали.

Далее производится попарное суммирование выходных сигналов запоминающих блоков 16 и 17 на сумматоре 22, запоминающих блоков 18 и 19 — на сумматоре 23, запоминающих блоков 17 и 18 — на сумматоре 24, запоминающих блоков 16 и 19 — на суммато-45 ре 25.

Выходные сигналы сумматоров 22 и 23, пропорциональные радиальному перемещению детали, через усилитель 27 поступают на регистратор30,, а выходные сигналы сумматоров 24 и 25, пропорциональные осевомупере4 мещению детали, через усилитель 28 поступают на регистратор 31, например цифровой вольтметр или самописец.

Формула изобретения

Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихся деталей, содержащий источник светового излучения, фотоприемник, диафрагму, установленную перед фотоприемником по ходу светового луча и связываемую с исследуемой деталью, две измерительные цепи, каж— дая из которых состоит из последовательно соединенных компаратора, ключевого элемента и запоминающего блока, выход которого является выходом измерительной цепи и соединен с вторым входом компаратора, последовательно соединенные суммирующий блок и усилитель, выход которого соединен с источником светового излучения, генератор опорного напряжения, подключенный к второму входу усилителя, последовательно соединенные второй усилитель и регистратор, а также элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения радиальных перемещений, он снабжен третьей и четвертой измерительными цепями, аналогичными первой и второй, четырьмя сумматорами, третьим усилителем и вторым регистратором, подключенным к его выходу, суммирующий блок выполнен четырехвходовым и каждый вход соединен с выходом соответствующей измерительной цепи, первый и второй входы каждого из сумматоров соединены соответственно с выходами первой и второй, третьей и четвертой, второй и третьей, первой и четвертой измерительных цепей, первый и второй входы первого усилителя соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, а второго усилителя — с выходами третьего и четвертого сумматоров, элемент

ИЛИ выполнен четырехвходовым и соединен входами с выходами компараторов измеритель. ных цепей, а выходом — с вторыми входами ключевых элементов, диафрагма выполнена крестообразной, а фотоприемник — четырехквадрантным, оси симметрии фотоприемника параллельны осям симметрии диафрагмы, выход каждого из элементов фотоприемника соединен с первым входом соответствующего компаратора.

1224578

Составитель Е. Глазкова

Техред И.Попович

Корректор М. Самборская

Редактор А. Отар

Подписное

Тираж 670

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1938/37

Пооизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4