Устройство контроля прочности перемычки

Устройство контроля прочности перемычки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микроэлектронике . Цель изобретения - повышение точности контроля и производительности. После подачи пускового сигнала на первый вход БУ 9 последний начинает коммутировать обмотки шагового привода (ШП) 2, который, взаимодействуя с механизмом 3 вертикальных перемещений крюка 1, опускает измерительную систему (ИС) 4 в позицию контроля. Когда крюк 1 находится ниже контролируемой перемычки, оператор поворачивает ИС 4 на 90°С, заводя крюк 1 под перемычки, и одновременно БУ 9 формирует на втором выходе прямоугольный импульс , запускающий АЦП 11. Последний преобразует сигнал с выхода предварительного усилителя (ПУ) 7, несущий информацию о смещении нуля ИС 5 и ПУ 7, в цифровой двоичный код, который переписывается в параллельный регистр (ПР) 12 и преобразуется в аналоговый сигнал ЦАП 13. Преобразованный таким образом сигнал подается на один из входов вычитателя (В) 14, на второй вход которого приходит сигнал с ПУ 7. Так как на обоих входах В 14 сигналы равны, на выходе вычитателя будет сформировано нулевое напряжение с точностью, определяемой, половиной цены младшего значащего разряда АЦП 11. В то же время происходит запуск линии задержки (ЛЗ) 17, на выходе которой формируется прямоугольный импульс напряжения, запускающий АЦП 1.8, который преобразует сигнал с выхода усилителя с регулируемым коэффициентом усиления (УРКУ) 15 в цифровой двоичный код, пропорциональный половине цены младшего значащего разряда АЦП 18, умноженный на коэффициент усиления УРКУ 15, который записывается в ПР 19 и преобразуется в аналоговый сигнал ЦАП 20. Преобразованный таким образом сигнал приходит на один из входов В 16, на второй вход которого приходит сигнал с УРКУ 15, поэтому на выходе В 16 будет сформировано нулевое напряжение с точностью, определяемой половиной цены младшего значащего разряда АЦП 18 В дальнейшем на БУ 9 приходит сигнал с выходов ЛЗ 10, который запускает ШП 2 на перемещение ИС 4 вверх. В момент касания крюком 1 контролируемой перемычки последняя начинает воздействовать на ИС 4 по мере натяжения перемычки. Сигнал от ИС 4 усиливается, преобразуется в цифровой код АЦП 8 и сравнивается со значением, заранее занесенным в память БУ 9, которое соответствует необходимой технологической прочности перемычки. В момент равенства этих сигналов БУ 9 начинает коммутировать ШП 2 на перемещение ИС 4 вниз. После того как крюк 1 выйдет из зацепления с перемычкой, оператор поворачивает ИС 4 на 90°С, выводя крюк из-под перемычки, и подает пусковой сигнал на БУ 9, по которому ИС 4 возвращается в исходное положение. В случае контроля прочности перемычки при ее разрушении в память БУ 9 заносится значение, заведомо большее прочности перемычки . 5 ил. (Л С 00 ю о ю VI ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 N 3/00

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871790/28 (22) 08.10.90 (46) 07.06.93. Бюл. 3Ф 21 (71) Конструкторское бюро точного электронного машиностроения (72) В.Н.Акимов и И.Б.Петухов (56) Патент ГДР М 235960. кл. Н 011 21/66, 1986. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ПЕРЕМЫЧКИ (57) Изобретение относится к микроэлектронике. Цель изобретения — повышение точности контроля и производительности. После подачи пускового сигнала на первый вход

БУ 9 последний начинает коммутировать обмотки шагового привода (Ujll) 2, который, взаимодействуя с механизмом 3 вертикальных перемещений крюка 1, опускает измерительную систему (ИС) 4 в позицию контроля. Когда крюк 1 находится ниже контролируемой перемычки, оператор повора- чивает ИС 4 на90 С, заводя крюк 1 под перемычки, и одновременно БУ 9 формирует на втором выходе прямоугольный импульс, запускающий АЦП 11, Последний преобразует сигнал с выхода предварительного усилителя (ПУ) 7, несущий информацию о смещении нуля ИС 5 и ПУ 7, в цифровой двоичный код, который переписывается в параллельный регистр (ПР) 12 и преобразуется в аналоговый сигнал ЦАП 13. Преобразованный таким образом сигнал подается на один иэ входов вычитателя (В) 14, на второй вход которого приходит сигнал с ПУ

7. Так как на обоих входах В 14 сигналы равны, на выходе вычитателя будет сформировано нулевое напряжение с точностью, определяемой. половиной цены младшего значащего разряда АЦП 11. В то же время происходит запуск линии задержки (ЛЗ) 17, „„5LI „„1820279 А1 на выходе которой формируется прямоугольный импульс напряжения, запускающий АЦП 18, который преобразует сигнал с выхода усилйтеля с регулируемым коэффициентом усиления (УРКУ) 15 в цифровой двоичный код, пропорциональный половине цены младшего значащего разряда АЦП 18, умноженный на коэффициент усиления УРКУ 15, который записывается в ПР 19 и преобразуется в аналоговый сигнал ЦАП 20;

Преобразованный таким образом сигнал ° приходит на один из входов В 16, на второй вход которого приходит сигнал с УРКУ 15, поэтому на выходе В 16 будет сформировано нулевое напряжение с точностью, определяемой половиной цены младшего значащего разряда АЦП 18; В дальнейшем на БУ 9 приходит сигнал с выходов ЛЗ 10, который запускает ШП 2 на перемещение

ИС 4 вверх. В момент касания крюком 1 контролируемой перемычки последняя начинает воздействовать на ИС 4 по мере натяжения перемычки. Сигнал от ИС 4 усиливается, преобразуется в цифровой код

АЦП 8 и сравнивается со значением, заранее занесенным в память БУ 9, которое соответствует необходимой технологической прочности перемычки. В момент равенства этих-сигналов БУ 9 начинает коммутировать

ШП 2 на перемещение ИС 4 вниз. После того как крюк 1 выйдет иэ зацепления с перемычкой, оператор поворачивает ИС 4 на 90"С,выводя крюк из-под перемычки, и подает пусковой сигнал на БУ9, по которому

ИС 4 возвращается в исходное положение.

В случае контроля прочности перемычки при ее разрушении в память БУ9 заносится значение, заведомо большее прочности перемычки. 5 ил.

1820279

Изобретение относится к микроэлектроника, а именно к оборудованию для контроля полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Целью изобретения является повышение точности контроля и производительности.

На фиг.1 дана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — структурная схема блока управления; на фиг,3— циклограмма работы устройства; на фиг.4— циклограмма работы устройства при сбросе измерительной системы в ноль; на фиг.5— алгоритм работы микроЭВМ блока управления.

Устройство контроля прочности перемычки (см. фиг.1) содержит крюк1, шаговый привод 2, механизм 9 вертикальных перемещений крюка 1, взаимодействующий с шаговым приводом 2, измерительную систему 4, закрепленную на механизме 3 крюка

1, состоящую из измерительного преобразователя 5, а качестве которого служит тензодатчик либо индуктивный .датчик, и упругой балки 6 с П-образным пазом, предварительный усилитель 7, входом подключенный к измерительному преобразователю

5, первый аналого-цифровой преобразователь 8, блох управления 9 с пусковым сигналом на первом входе, первый выход которого подключен к шаговому приводу 2, а второй вход — к выходу первого аналогоцифрового преобразователя 8, первая линия задержки 10, выходом подключенная к третьему входу блока управления 9, последовательно соединенные второй аналогоцифровой преобразователь 11, первый параллельный регистр 12, второй вход которого соединен с вторым выходом второго цифроаналогового преобразователя 11, первый цифроаналоговый преобразователь

13, первый аычитатель 14, усилитель 15 с регулируемым коэффициентом усиления и . второй вычитатель 16, а также последовательно соединенные вторая линия задержки

17, третий аналого-цифровой преобразователь 18, второй параллельный регистр 19, второй вход которого соединен с вторым выходом цифроаналогового преобразовате: ля 19 и входом первой линии задержки 10, второй цифроаналоговый преобразователь

20, выход которого подключен к второму входу второго вычитателя 16, причем выход предварительного усилителя 7 подключен к первому входу второго аналого-цифрового преобразователя 11 и второму входу первого вычитэтеля 14, выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 15 — к второму входу третьего аналого-цифрового преобразователя 18, выход второго вычитателя 16 — к входу первого аналого-цифрового преобразователя 8. а второй вход второго аналого-цифрового преобразователя 11 — к входу второй линии задержки 17 и второму выходу блока управления 9.

Блок управления 9 (фиг.2) состоит иэ микроЭВМ 21 и коммутатора фаэ 22, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами микроЭВМ 20, при10 чем первым входом блока управления 9 является первый вход микроЭВМ 20, вторым входом — второй вход микроЭВМ 21, третьим входом — третий вход микроЭВМ

21, первым выходом — выход коммутатора

15 фаз 22, а вторым выходом — второй выход микроЭВМ 21.

Работа устройства происходит следующим образом (фиг.1), Перед началом процесса контроля one20 ратор размещает контролируемый прибор с перемычками, который закреплен на предметном столике, над крюком 1 так, чтобы ось крюка 1 находилась между двумя контролируемыми перемычками, а крюк 1 распола25 гался параллельно контролируемой перемычке, и подает пусковой сигнал на первый вход блока управления 9 (момент времени тп (фиг.3). Блок управления 9 (фиг.1) запускает шаговый привод 2, который, вза30 имодействуя с механизмом 3 вертикальных перемещений крюка 1, перемещает измерительную систему 4 вниз на величину h (фиг.3), которая заранее запрограммирована в памяти микроЭВМ 21 (фиг.2) блока уп35 равления 9, после чего шаговый привод 2 . останавливается (момент вращения tc), Перемещение измерительной системы на ве личину h определяет положение, когда крюк

1 находится ниже перемычки, но выше под40 ложки контролируемого прибора. В дальнейшем оператор поворачивает предметный столик с контролируемыми прибором на 90О, заводит крюк 1 под перемычку и повторно подает пусковой сигнал

45 на первый вход блока управления 9 (момент времени tnz). Блок управления 9 формирует на втором выходе прямоугольный импульс

0еу,(фиг.4), который по своему заднему фронту запускает второй аналого-цифровой

50 преобразователь 11. преобразующий аналоговый сигнал с выхода предварительного усилителя 7 в цифровой двоичный код. В момент готовности преобразования второй аналого-цифровой преобразователь 11 фор55 мирует на своем втором выходе отрицательный перепад напряжения U21 (фиг.4), по которому данные на первом выходе второго аналого-цифрового преобразователя 11 переписываются в первый параллельный регистр 12 и хранятся там до конца контроля, 1820279

В дальнейшем выходной сигнал с выхода первого параллельного регистра 12 поступает на вход первого цифроаналогового преобразователя 13, где он преобразуется в аналоговый код, преобразованный таким образом сигнал подается на первый вход вычитателя 14, на второй вход которого приходит сигнал с выхода предварительного усилителя 7. Таким образом, на обоих входах вычитателя 14 присутствуют сигналы одинакового уровня, поэтому на выходе вычитателя присутствует напряжение, близкое к нулю, с точностью, определяемой половиной цены младшего значащего разряда второго аналого-цифрового преобра- зователя 11.

Следует отметить, что на данном этапе происходит автоматическая компенсация смещения нуля измерительного преобразователя 5 и предварительного усилителя 7.

Одновременно с запуском второго аналого-цифрового преобразователя 11 происходит запуск второй линии задержки 17, которая формирует прямоугольный импульс

0э д1 (фиг.4), по заднему фронту которого происходит запуск третьего аналого-цифрового преобразователя 18. Промежуток времени, на который задерживается запуск третьего аналого-цифрового преобразователя 18, зависит от скорости выполнения преобразования вторым аналого-цифровым преобразователем 11 и быстродействием элементов, входящих в устройство, и составляет величину порядка 40-200 мкс, После запуска третьего аналого-цифрового преобразователя 18 на втором входе которого присутствует сигнал по уровню, не превышающий половину цены младшего значащего разряда второго аналого-цифрового преобразователя 11, умноженную на коэффициент усиления усилителя 15 с регулируемым коэффициентом усиления, третий аналого-цифровой преобразователь 18 преобразует его в цифровой двоичный код и по сигналу готовности преобразователя Un (фиг,4), который сформирован на втором-выходе третьего аналого-цифрового преобразователя 18, переписывает этот код во второй параллельный регистр 19, где он хранится до конца измерения. В дальнейшем цифровой сигнал с выхода второго параллельного регистра 19 преобразуется вторым цифроаналоговым преобразователем 20 в аналрговйй сигнал и поступает на . первый вход. второго вычитателя 16, на вто...,„ррй вход которого проходит сигнал с выхода

: усилителя 15; В итоге на выходе вычитателя ..:1 6 будет сформирован нулевой уровень напряжения с погрешностью не более половины цены младшего значащего разряда

55 третьего аналого-цифрового преобразователя 18, т.е. в дальнейшем измерение прочности перемычки будет происходить относительно нулевого уровня.

На данном этапе происходит автоматическая компенсация смещения нуля усилителя с регулируемыми коэффициентом усиления 15.

Коэффициент усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 15 подбирается в процессе наладки устройства исходя из условия, что предельное значение измеряемой прочности перемычки должно соответствовать единичному коду на выходе первого аналого-цифрового преобразователя 8.

Измерение прочности перемычки происходит следующим образом.

Сигналом готовности преобразования с второго выхода третьего аналого-цифрового преобразователя 18 запускается первая линия задержки 10, которая формирует прямоугольный импульс напряжения Ug (фиг.2) на время, определяемое быстродействием элементов, входящих в устройство, длительностью 40 — 200 мкс, который поступает на третий вход блока управления 9.

Блок управления 9 по отрицательному перепаду этого импульса (момент времени m фиг.3) со своего первого выхода начинает коммутировать шаговый привод 2 на перемещение механизма 3 вертикальных перемещений крюка 1 вверх.

В момент касания крюком 1 контролируемой перемычки последняя начинает воздействовать на упругую балку 6 с

П-образным пазом измерительной системы

4, а упругая балка 6 прогибается по мере перемещения измерительной системы 4. В случае использования в качестве измерительного преобразователя 5 индуктивного датчика для определения прочности перемычки служит изменяющийся зазор между индуктивным датчиком и упругой балкой 6.

Если же в качестве измерительного преобразователя 5 служит тенэодатчик, закрепленный на упругой балке 6, то о прочности перемычки судят по сигналу от тензодатчика при его деформации от изгиба упругой балки 6.

В дальнейшем сигнал, усиленный усилителями 7 и 15 с выхода второго вычитателя 16, который несет информацию о прочности перемычки, преобразуется первым аналого-цифровым преобразователем

8, в качестве которого служит быстродействующий аналого-цифровой преобразователь параллельного типа (см. В.Л.Шило, Функциональные аналоговые интегральные микросхемы. М.: Радио и связь, 1982, с.311820279

32„.с.52-57), в цифровой двоичный код, поступающий на второй вход блока управления 9. Блок управления 9 сравнивает текущее значение сигнала oT измерительного преобразователя 5 при натяжении перемычки со значением Р, соответствующим технологическим допустимой прочности перемычки, заранее программируемой в блоке управления 9. В момент tK (фиг.3) достижения прочности перемычки заданного знаЧения блок управления 9 начинает коммутировать шаговый привод 2 в режиме, при котором измерительная система 4 с крюком 1 перемещается вниз на величину

1/2d, где б — высота перемычки. Крюк 1 выход из зацепления с перемычкой и шаговый привод 2 останавливается (момент времени ts фиг.3). Оператор поворачивает предметный столик на 90, выводя крюк 1 из-под перемычки, и вновь подает сигнал

"Пуск" (момент времени t cx фиг.3) на первый вход блока управления 9, который начинает коммутировать шаговый привод 2 на перемещение измерительной системы 4 с крюком 1 в исходное состояние.

Если необходимо измерить прочность перемычки с ее разрушением, в блок управления 9 заносится заведомо большее значение прочности перемычки при ее обрыве, при этом после обрыве перемычки измерительная система 4 перемещается в исходное состояние без остановки для вывода крюка 1 из-под перемычки.

Блок управления 9 (фиг.2) выполнен на базе микроЭВМ 21 с трехшинной архитектурой (см. Каган Б.М., Стешин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоиздат, 1987, с.11-14). Внешними устройствам для микроЭВМ 21 является первым аналого-цифровой преобразователь 8, второй аналого-цифровой преобразователь 11, первая линия задержки 10, вторая линия задержки 17 и коммутатор фаз 22. Первый вход микроЭВМ

21 является пусковым, на второй вход микроЭВМ 21 приходит преобразованный в двоичный цифровой вход сигнал от измерительного преобразователя 5, который служит для анализа прочностных характеристик контролируемой перемычки, по третьему входу микроЭВМ 21 получает сигнал готовности устройства контроля к работе, которая определяется моментом времени, при котором на выходе первого аналого-цифрового преобразователя 8 появляется нулевой двоичный код, т.е. готовность устройства к работе. Первый и второй выходы микроЭВМ 21 подключены к коммутатору фаз 22, который управляет работой шагосого привода 2 (фиг.1). По первому вывода 2 и вращает последний. По второму выходу микроЭВМ 21 на второй вход коммутатора фаз 22 поступает сигнал, определяющий порядок коммутации обмоток шагового привода 2, т.е, направление вращения последнего, а следовательно, и направление перемещения измерительной системы 4 с крюком 1 вверх или вниз. Третий выход микроЭВМ 21 служит для формирования сигнала сброса устройства в ноль перед началом

15 измерения.

Алгоритм работы микроЭВМ 21. происходит согласно циклограмме работы устройства (фиг.3) по алгоритму, представленному на фиг.5.

При включении питания первый и второй выходы микроЭВМ 21 устанавливаются в нулевые значения, а третий — в состояние логической "1", после его на первый вход

25 микроЭВМ 21 приходит сигнал логической

"1", а на первом выходе микроЭВМ 21 появляется возрастающий во времени на единицу цифровой двоичный код (фиг.5) (шаговый привод 2 опускает измерительную систему

4 вниз), при этом микроЭВМ 21 при поступлении на коммутатор фаз 22 n/Ë двоичных

30 кодов, где Л вЂ” перемещение механизма 3 вертикальных перемещений при поступлении на шаговый привод одного импульса, шаговый привод останавливается. Оператор заводит крюк под перемычку, а микро35

ЭВМ 21 формирует на своем третьем выходе прямоугольный импульс с напряжением, который служит для запуска элементов, входящих в устройство, для получения на втором входе блока управления нулевого кода перед началом измерения. После сброса в ноль на третьем входе микроЭВМ появляется сигнал логического "0", при этом на втором выходе микроЭВМ 21 устанавливается сигнал логической "1", а на втором входе возрастающий во времени двоичный код (измерительное устройство 4 движется вверх). В момент, когда на первом входе микроЭВМ 21 появится двоичный код, совпадающий с кодом, занесенным в память микроЭВМ 21 (прочность перемычки достигла заданного значения P), на втором выходе микроЭВМ 21 появляется сигнал логического "0", а на второй выход микроЭВМ подается 1/2 двоичных кодов (шагоо вый привод 2 перемещает измерительную систему 4 на расстояние 1/2d вниз). после

55 ходу микроЭВМ 21 на первый вход коммутатора фаз 22 поступает нарастающий во времени цифровой двоичный код, который, преобразованный коммутатором фаэ 22 в

5 последовательность импульсов, попеременно поступает на обмотки шагового при1820279 чего шаговый двигатель останавливается, э на втором выходе микроЭВМ 21 появляется сигнал логической "1". Оператор выводит крюк 1 из-под перемычки и вновь подает сигнал логической "1" на первый вход микроЭВМ 21. МикроЭВМ 21 подает на коммутатор фаз 22 возрастающий во времени цифровой двоичный код. который коммутирует шаговый привод 2, последний перемещает измерительную систему 4 вверх в исходное состояние.

Процесс контроля прочности следующих перемычек аналогичен описанному.

Таким образом, использование изобретения- позволило повысить точность измерения прочности перемычки и производительность контроля путем автоматического учета дрейфа параметров измерительной системы в процессе работы и исключения операций, производимых вручную.

Формула изобретения

Устройство контроля прочности перемычки, содержащее основание для испытуемого объекта, крюк, привод, взаимодействующий с приводом механизм вертикальных перемещений крюка,и измерительную систему нагрузки на крюк в процессе контроля, отл и чаю щееся тем, что, с целью повышения точности контроля и производительности, измерительная система выполнена в виде измерительного преобразователя, упругой балки, предварительного усилителя, вход которого подключен к измерительному преобразователю, аналого-цифрового преобразователя, блока управления с пусковым сигналом на первом входе, первый выход которого подключен к приводу, а второй вход — к выходу аналогоцифрового преобразователя, первой линии задержки, последовательно соединенных

5 второго аналого-цифрового преобразователя и первого параллельного регистра, двух цифроаналоговых преобразователей, двух вычитэтелей, усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и последовательно

10 соединенных второй линии задержки. третьего аналого-цифрового преобразователя, второго параллельного регистра, второй вход которого соединен с вторым выходом третьего аналого-цифрового пре15 образователя и входом первой линии задержки, выход которой подключен к третьему входу блока управления, второй выход которого соединен с входами второй линии задержки и второго аналого-цифрового

20 преобразователя, второй выход которого соединен с вторым входом первого параллельного регистра. выход которого связан с входом первого цифроаналогового преобразователя, выходом соединенного с вто25 рым входом первого вычитателя, выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к первому входу второго вы-читателя, выходом соединенного с входом первого аналого-цифрового преобразовате30 ля, выход предварительного усилителя подключен к первому входу второго аналого-цифрового преобразователя и первому входу первого вычитателя, а выход усилителя с регулируемым коэффициентом

35 усиления — к второму входу третьего аналого-цифрового преобразователя и второму входу второго вычитателя.

1820279

2/ рог. 2 ение исх

1820279

1820279

Составитель В.Акимов

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор А.Козориэ

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2026 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5