Устройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле пространственного положения осевой линии свариваемых цилиндрических деталей в процессе сварки. Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля. Первый реверсивный двигатель может изменять фокусное расстояние коллиматора в соответствии с кодом , поступающим с выхода цифрового фазометра на вход первого блока управления реверсивным двигателем. Второй реверсивный двигатель управляется вторым блоком управления реверсивным двигателем и перемешает подвижную оснастку в точку, соответствующую коду на входе второго блока управления реверсивным двигателем. На вход второго блока управления реверсивным двигателем поступает код, соответствующий координате контролируемой точки N. Код сравнивается в компараторе с кодом, поступающим с выхода реверсивного счетчика . При изменении входного кода Nz в большую сторону выходной сигнал компаратора стробирует логический элемент и разрешает прохождение импульсов от опорного генератора на суммирующий вход реверсивного счетчика и через усилитель мощности - на прямой вход второго реверсивного двигателя. В момент равенства кодов поступление импульсов на реверсивный счетчик прекращается. При изменении кода NZ в меньшую сторону импульсы от опорного генератора будут поступаеть на вычитающий вход реверсивного счетчика и на вход второго реверсивного двигателя. Любое изменение входного кода N будет приводить к повороту второго реверсивного двигателя в ту или иную сторону. Меняя код Ыг. можно перемещать подвижную оснастку вдоль осевой линии свариваемого объекта и усганавливать ее в любой контролируемой точке. 5 ил. i (Л to ;о со сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ug4G 01 В 7/16

3 1

ВСЕГОЮЭНЯ и г1 Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3672578/25-28 (22) 09.12.83 (46) 23.03.86. Бюл. № 11 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (72) В. И. Махненко, А. Е. Коротынский и В. М. Лунин (53) 531.781;2 (088.8) (56) Вагнер Е. Т., Митрофанова А. А. и Барков В. Н. Лазерные и оптические методы контроля в самолетостроении. M.:

Машиностроение, 1977, с. 37. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА ПРИ ДЕФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле пространственного положения осевой линии свариваемых цилиндрических деталей в процессе сварки. Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля. Первый реверсивный двигатель может изменять фокусное расстояние коллиматора в соответствии с кодом, поступающим с выхода цифрового фазометра на вход первого блока управления реверсивным двигателем. Второй реверсивный двигатель управляется вторым блоком

ÄÄSUÄÄ 1219915 A управления реверсивным двигателем и перемещает подвижную оснастку в точку, соответствующую коду на входе второго блока управления реверсивным двигателем. На вход второго блока управления реверсивным двигателем поступает код, соответствующий координате контролируемой точки Ng. .Код сравнивается в компараторе с кодом, поступающим с выхода реверсивного счетчика. При изменении входного кода N, в большую сторону выходной сигнал компаратора стробирует логический элемент и разрешает прохождение импульсов от опорного генератора на суммирующий вход реверсивного счетчика и через усилитель мощности — на прямой вход второго реверсивного двигателя. В момент равенства кодов поступление импульсов на реверсивный Ж счетчик прекращается. При изменении кода

N, в меньшую сторону импульсы от опор- Ц ф ного генератора будут поступаеть на вычита- у ющий вход реверсивного счетчика и на вход второго реверсивного двигателя. Любое изменение входного кода N, будет приводить к повороту второго реверсивного двигателя в ту или иную сторону. Меняя код N„ ь можно перемещать подвижную оснастку вдоль осевой линии свариваемого объекта и усганавливать ее в любой контролируемой точке. 3 ил.

1219915

45! I

1-4 — 4о, Uy

55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле пространственного положения осевой линии свариваемых цилиндрических деталей в процессе сварки.

Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока обработки и блока управления реверсивным двигателем; на фиг. 3— временная диаграмма работы блока обработки.

Устройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации содержит последовательно установленные и оптически связанные излучатель 1, модулятор 2 и коллиматор 3, позиционно-чувствительный целевой знак 4, регистратор 5, светоделительную пластинку 6, полупрозрачную пластинку 7, установленные по ходу оптического луча, подвижную оснастку

8, на которой закреплен позиционно-чувствительный целевой знак 4, установленную на свариваемом объекте 9.

Устройство содержит также первый и второй реверсивные двигатели 10 и 11, механически связанные соответственно с коллиматором 3 и подвижной оснасткой 8, первый и второй блоки 12 и 13 управления реверсивным двигателем, подключенные соответственно к первому и второму реверсивным двигателям 10 и 11, первый и второй дифференциальные усилители 14 и 15, подключенные соответствующими входами к выходам позиционно-чувствительного целевого знака 4, блок 16 обработки, подключенный входом к выходам первого и второго дифференциальных усилителей 14 и

15, а выходом — к регистратору 5, последовательно соединенные фотоприемник 17, оптически связанный со светоделительной пластинкой 6, и цифровой фазометр 18, подключенный соответствующими выходами к модулятору 2, первому блоку 12 управления реверсивным двигателем и регистратору 5, опорный генератор 19, подключенный к блоку 16 обработки, регистратору

5, первому и второму блокам 12 и 13 управления реверсивным двигателем, и опорный датчик 20, подключенный к второму входу цифрового фазометра 18 и вторым входам первого и второго дифференциальных усилителей 14 и 15.

Каждый из блоков 12 и 13 управления реверсивным двигателем содержит компаратор 21, две схемы И 22 и 23, реверсивный счетчик 24 и два усилителя 25 и 26 мощности.

Блок 16 обработки содержит коммутатор 27, аналого-цифровой преобразователь

28, два буферных регистра 29 и 30, два формирователя 31 и 32, триггер ЗЗ и схему ИЛИ 34.

Устройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации работает следующим образом.

Излучатель 1 (в качестве которого может быть использован гелий-неоновый лазер), модулятор 2, коллиматор 3 и первый реверсивный двигатель 10 закрепляют на неподвижной базовой оснастке. Первый реверсивный двигатель 10 имеет механическую связь с коллиматором 3 и может изменять его фокусное расстояние в соответствии с кодом N; поступающим с выхода цифрового фазометра 18 на вход первого блока 12 управления реверсивным двигателем. Позиционно-чувствительный целевой знак 4 с закрепленной на его входе полупрозрачный пластинкой 7 устанавливают на подвижной оснастке 8, приводимой в движение реверсивным двигателем 11 и способной перемещаться вдоль оси свариваемого объекта 9, Второй реверсивный двигатель 11 управляется вторым блоком 13 управления реверсивным двигателем и перемещает подвижную оснастку 8 в точку, соответствующую коду N, на входе второго блока 13 управления реверсивным двигателем. Опорный датчик 20 и фотоприемник

17 устанавливают в зоне прохождения отраженных от светоделительной пластинки 6 лучей. Светоделительную пластинку 6 устанавливают на неподвижной оснастке в непосредственной близости от свариваемого объекта 9. Опорный датчик 20 аналогичен позиционно-чувствительному целевому знаку 4 и может предоставлять, например, четырехквадратный фотодетектор с измерительной схемой, которая имеет в своем составе фильтры нижних частот. Выходы опорного датчика 20 Uxo и позиционно-чувствительного целевого знака 4 U-, сигналы на которых пропорциональны координате Х, соединены с входами первого дифференциального усилителя 14, а выходы, сигналы на которых пропорциональны координате Y>— с входами второго дифференциального усилителя 15. Таким образом, напряжения на выходах дифференциальных усилителей 14 и 15 соответственно равны

I I

11х = Ux — Use г г где 13х, U>o — координаты положения лазерного луча относительно неподвижной оснастки;

Ux, U — координаты контролируемой точки оси свариваемого объекта 9 относительно лазерного луча;

U», Uz †координа контролируемой точки оси свариваемого объекта 9 относительно неподвижной оснастки.

На вход второго блока 13 управления реверсивным двигателем поступает код N„

1219915 соответствующий координате Z контролируемой точки. Код N, сравнивается в компараторе 21 с кодом N.. При изменении входного кода Nz в большую сторону выходной сигнал компаратора 21 стробирует логический элемент 23 (логическое И), и разрешает прохождение импульсов от опорного генератора 19 на суммирующий вход реверсивного счетчика 24 и через усилитель 26 мощности — на прямой вход второго реверсивного двигателя 11. В момент равенства кодов на выходе реверсивного счетчика 24 N» и входного кода N, прекращается поступление импульсов на реверсивный счетчик 24. При изменении кода N в меньшую сторону стробируется логический элемент 22 (логическое И) и импульсы от опорного генератора 19 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 24 и через усилитель 25 мощности — на вход

f5 второго реверсивного двигателя 11. Этот процесс продолжается до момента равенства кодов Nz=Nx. Таким образом, любое изменение входного кода Nz приводит к повороту второго реверсивного двигателя на соответствующий изменению кода 4 N, угол в ту или иную сторону в зависимости от знака hN,. Меняя код N, на входе второго блока 13 управления реверсивным двигателем, можно перемещать подвижную оснастку 8 вдоль осевой линии свариваемого объекта и устанавливать ее в любой (наперед заданной) контролируемой точке.

С выходов дифференциальных усилите30 лей 14 и 15 сигналы U» и Uy поступают на блок 16 обработки.

Коммутатор 27 представляет собой аналоговый ключ и подключает поочередно выходы дифференциальных усилителей 14 и

15 к входу аналого-цифрового преобразователя 28. Коммутатором 27 управляет счетный триггер 33, на вход которого поступают импульсы от опорного генератора 19.

По переднему фронту сигнала Uaz на прямом выходе счетного триггера 33 с помощью 40 формирователя 31 вырабатываются импульсы U» (фиг. 3) по которым код координаты Nx переписывается с выхода аналогоцифрового преобразователя 28 в буферный регистр 29 и и через схему ИЛИ 34 45 происходит повторный перезапуск аналогоцифрового преобразователя 28. По переднему фронту сигнала U 33 на инверсном выходе счетного триггера 33 с помощью формирователя 32 вырабатываются импульсы

U 32, по которым код координаты Мт переписывается с выхода аналого-цифрового преобразователя 28 в буферный регистр 30 и через схему ИЛИ 34 происходит повторный запуск аналого-цифрового преобразователя 28. Коды координат М„и Хт от блока

16 отработки поступают на регистратор 5. 55

Управляющий сигнал частотой F,с цифрового фазометра 18 поступает на модулятор 2. Модулированный лазерный луч после светоделительной пластинки 6 разделяется на два луча — первый луч попадает на опорный датчик 20, а второй, отразившись от полупрозрачной пластинки 7 и светодетельной пластинки 6, попадает на фотоприемник 17, В состав опорного датчика

20 и позиционно-чувствительного целевого знака 4 кроме четырехквадрантного детектора, включенного по мостовой схеме, входит фильтр нижних частот, поэтому напря(( жения Uxo, Uyo. Ux u Uy представляют собой сигналы постоянного тока. В качестве сигнала Uo. который от опорного датчика 20 поступает на вход цифрового фазометра 18, может использоваться напряжение Uyo или (U»o, взятое до фильтра нижних частот. При помощи цифрового фазометра 18 измеряется разность фаз между сигналом Uo» и сигналом на выходе фотоприемника 17. Значение кода К. на выходе цифрового фазометра 18 определяется из выражения о ((<+ pz)

С где k — коэффициент преобразования цифрового фазометра 18; п — показатель переломления среды;

Fp — опорная частота цифрового фазометра 18;

С вЂ” скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме;

1 p — расстояние от светоделительной пласстинки 6 до ближайшего контролируемого осевого сечения свариваемого объекта 9;

ЛЯ вЂ” координата контролируемой точки осевого сечения свариваемого объекта, отсчитанная от ближайшего к излучателю контролируемого сечения.

Последнее выражение можно переписать в виде

N, = Np+ Nm.

Измерив значение Np в ближайшем контролируемом осевом сечении свариваемого объекта 9 и вычитая его из N, при переходе к последующим контролируемым точкам, можно точно определить положение позиционно-чувствительного целевого знака 4 вдоль оси свариваемого объекта 9.

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля геометрических размеров объекта при деформации, содержащее последовательно установленные и оптически связанные излучатель, модулятор и коллиматор, позиционно-чувствительный целевой знак и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено светоделительной и полупрозрачной пластинками, установленными

1219915

V34

Составитель Т. Николаева

Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Тираж á71 Подннсное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Ворович

Заказ 1314 49 последовательно по ходу оптического луча между коллиматором и позиционно-чувствительным целевым знком, подвижной оснасткой, жестко связанной с позиционно-чувствительным целевым знаком и предназначенной для связи с объектом, первым и вторым реверсивным двигателями, механически связанными соответственно с коллиматором и подвижной оснасткой, первым и вторым блоками управления реверсивным двигателем, подключенными соответственно к первому и второму двигателям, первым н вторым дифференциальными усилителями, подключенными соответствующими входами к выходам позиционно-чувствительного целевого знака, блоком обработки, подключенным соответствующими входами к выходам первого.и -второго дифференциальных усилителей, а выходом — к регистратору, последовательно соединенными фотоприемником, оптически связанным со светоделительной пластинкой, и цифровым фазометром, подключенным соответствующими выходами к модулятору, первому блоку управления реверсивным двигателем и регистратору, опорным генератором, подключенным к блоку обработки, регистратору, первому и второму блокам управления реверсивным двигателем и опорным датчиком, оптически связанным со светоделительной пластинкой, а соответствующими выходами подключенным к второму входу цифрового фазометра и вторым входам первого и второго дифференциальных усилителей.