Фотоэлектрическая система измерения ширины диафрагмы
Патент 1763888
Авторы
Классы МПК
Фотоэлектрическая система измерения ширины диафрагмы
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 21/00
Сд
СО
СО
СО
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (22) 14,04,89 (46) 23,09.92. Бюл. N 35 (71) Производственное объединение "Завод
Арсенал" (72) Л.В.Борисюк, B.À,Êoâàëåíêo и А,И.Осьмак (56) Афанасьев В,А. Оптические измерения. — М; Недра, 1968.
Смирнов П.М, ОМП, 1980, N 8, с, 60.
Литвак В.И, Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования, М,; Наука, 1966, с, 194 — 195, „.,!Ж,, 1763888 А1
МЕРЕНИЯ ШИРИНЫ ДИАФРАГМЫ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения— расширение диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем фотоприемники 2 и 3 и привод 4. привод 4 выполнен в виде поворотного стола, а фотоприемники 2 и 3 расположены на различном расстоянии от центра вращения привода 4, 4 ил, 1763888
Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при контроле линейных размеров щелей на диафрагмах различного назначения, Известно измерение линейных размерое (шт;-:иков, диафрагм) визуальными микроскопами. Микроскоп фокусируют на один край щел:, а после этого перемещают его (либо при аль х размерах щели отсчет ведут по сетке микроскопа) на другой край щели и снимают отсчет по линейной шкале (Афанасьев B,À. Оптические измерения,—
М; Недра, 1968). Метод трудоемкий, требует известных навыков оператора. Ошибка объясняется субъективностью наведения на щель и субъективностью снятия отсчета тем или иным оператором. Метод имеет низкую производительность, так как необходимо делать cðó÷íóþ большое количество операций.
Разработано устройство полуавтоматического измерения ширины щели "Установка для измерения ширины штриха, щели", содержащая отсчетное устройство, устройство перемещения детали, а отсчетное устройство выполнено в виде визуального микроскопа, Недостатком является визуальный микроскоп, что снижаетточность измерения.
Известно устройство контроля, описанное в книге В.И,Литвак "Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования" и взятое нами за прототип, Прототип содержит источник подсвета, датчик скорости контролируемого
M34enén фотопРиемника Фд1 и Фд2), пеРвый генератор, привод движения контролируемого изделия, два фотоприемника и измерительный блок.
Прототип устраняет недостатки аналогов, так как реализуется возможность измерения ширины в автоматическом режиме.
Однако прототипу присущ недостаток, заключающийся в узком диапазоне измеряемой ширины, ограниченный снизу размерами фотоприемников.
Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона измерения, Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг, 1 представлена блоксхема предлагаемого устройства; на фиг. 2— схема. поясняющая суть реализованного в устройстве способа измерения; на фиг. 3— вид — îâîðîòíîãî стола устройства; на фиг. 4— циклограмма измерения углов, с помощью которых определяется ширина В.
Здесь 1 — поворотное устройство, с жестко закрепленным датчиком угла поворота поворотного стола 2, Имеется стол 3, на котором выполнены отверстия для крепле5
50 ния детали 9. Деталь (зона L) непрозрачна, стол (зона Е) прозрачен. На детали (зона C) выполнена измеряемая щель шириной В.
Под столом жестко закреплен источник излучения 4, оптически связанный через контролируемую деталь 9 с двумя фотоприемниками 6 и 7, жестко закрепленными на общем основании 5. Выходы фотоприемников 6 и 7 подключены к измерительному блоку 8, Выход датчика угла поворота поворотного стола также подключен к измерительному блоку 8. Расстояние от оси вращения поворотного устройства 1 до фотоприемников 6 и 7 соответственно равны
ОА = R>, ОБ = R2. При этом выполнено условие Й1 — R2 = К = const. Х О Y — система
1 I I координат поворотного устройства, а XOY— система координат проверяемой детали.
Системы координат ХОУ и X О Y установ1 лены друг относительно друга с некоторым
Установочным экс1 ентРиситетом Яу„, который обозначен 00 . Индексом Б обозначено положение фотоприемника 6, когда фотоприемник 7 пересекает переднюю кромку измеряемой диафрагмы, Через Б обозначено положение, когда p< = О, т,е. Б .I перемещается в Б . Действительно, зная R> и R2, К легко определить !
12 уЪ = arccos(K< + Вг — К )/2R < R2 (1)
Поэтому для вычисления В = АМ всегда удобно положить p< = О. Кроме того, полезно отметить, что для случая, когда p< О, его легко учесть в ал горитме определения В, Углы р>, p2, pa — углы, образованные фотоприемниками при пересечении ими передней и задней кромок щели диафрагмы. Из фиг, 2 видно, что дуги АА и Б Б из-за
I конечной величины начального установочного эксцентриситета детали относительно оси вращения поворотного устройства (001) не равны, На фиг, 4 показаны эпюры, поясняющие суть измерения углов. Углы измеряются посредством суммирования импульсов датчика угла поворота поворотного стола М1, Показан процесс самокалибровки собственно самого датчика угла поворота поворотного стола, заключающийся в предварительном определении цены импульса датчика угла поворота поворотного стола.
Работа устройства происходит следующим образом, Деталь 9 произвольно устанавливают в одно из отверстий стола 3, Включают подсистемы. Поворотное устройство 1 совместно с датчиком угла поворота поворотного стола
2 приводится во вращение. Излучение источника 4, попадая на стол 1 и деталь 9, модулируется прозрачной щелью С, ширину
1763888 которой необходимо измерить, Модулированное излучение поступает на два фотоприемника 6 и 7, разнесенных на фиксированное расстояние К. Поскольку ! фотоприемники 6 и 7 жестко закреплены на 5 общем основании 5, которое неподвижно относительно корпуса поворотного устройства 1, расстояние центра вращения поворотного устройства (точка 0) до центров фотоприемников 7 и 6 величина вполне оп- 10 ределенная и принята соответственно ОА =
= R1, ОБ = R2. Импульсы UA u 0ь сформированы соответственно по переднему и заднему краю измеряемой щели на диафрагме, Импульсы формируются в измерительном 15 блоке 8, а на второй его вход поступает последовательность импульсов датчика угла поворота поворотного стола 2 (U,<). В общем случае UA u UI произвольно расположены относительно друг друга. Из рас- 20 смотрения фиг, 2 понятно, что искомая ширина диафрагмы В может быть определена на MAP как:
Б = PAsini MPA, Понятно, что величина PA и MPA. вхо- 25 дящие в приведенные выражения, могут быть легко определены посредством измеренных углов рэ, р1, р2, 1з,>
R2, вводимых в расчет как константы. Угол
<ро всегда может быть сведен к нулю или 30 принят постоянным. Углы р1, 12,>
Если R1= R2+ К, то из ранее сказанного
po = О, а в любом другом случае <р, определяется из уравнения (1) по известным R1, R2, К . Тогда В будет равно из фиг. 2;
B=, -, R1J х
R1 2 sin < +< — 1) 40 г sin (
Кг sin p2
R1 + R2 2 R1 R2 cos 2>
С помощью датчика угла поворота поворот- 45 ного стола предварительно определяется значение p1 =- KN, p — угол íà i-м интервале, К вЂ” цена периода сигнала датчика угла поворота поворотного стола, К = 2 л/N, где
N2I; количество импульсов, накопленное на угле 2 л, и — количество импульсов датчика угла поворота поворотного стола, накопленное на -м угловом интервале, К определяется на угле 2 л, который может задаваться либо по передним фронтам импульса фотоприемника 7 или 6, либо по задним фронтам тех же импульсов, К можно определять и по середине импульсов последовательности
UA u Ui-,. Важно, что N2 должно быть определено на угле 2 л, тэк как любой из указанных признаков определяет угол 2 упри полном обороте, Поворотное устройство 1 приводится в исходное состояние.
Таким образом, измерив /1, и зная постоянные RI, легко автоматизировагь процесс измерения ширины раз< ичнь;х диафрагм.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает расширение диапазона измерения ширины диафрагм за счет устранения нижнего предела измеряемой ширины, Формула изобретения
Фотоэлектрическая система измерения ширины диафрагмы, содержащая источник излучения, два фотоприемника, предназначенные для оптической связи с источникОм излучения через контролируемую диафрагму, привод движения диафрагмы, датчик движения диафрагмы и измерительный блок, входы которого подключены к выходам фотоприемников и датчика движения диафрагмы соответственно, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, привод движения диафрагмы выполнен в виде поворотного стола, датчик движения диафрагмы выполнен в виде датчика угла поворота поворотного стола, фотоприемники расположены на различном расстоянии от оси вращения поворотного стола, 1763888
8ЬУА г.2
uxh
Составитель Е.Тхор
Техред M.Ìîðãåíòàë
Корректор З.Салко
Редактор О.Стенина
Заказ 3450 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101