Устройство для измерения линейных размеров объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технического контроля. Отличие устройства для измерения линейных размеров объекта состоит в том, что оно содержит симметричный триггер, корректор размера, состоящий из блока определения временного рассогласования между следующими друг за другом импульсами, сумматор следующих друг за другом кодов, два делителя блока преобразования длительности сигнала в код, умножитель и панели выдачи константы. Изобретение позволяет увеличить точность определения линейных размеров объекта. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах технического контроля.

Известно устройство для измерения линейных размеров движущегося объекта, описанное в патенте N 2031362, авторы - Часовской А.А., Янина Т.А. В нем с помощью лазерного излучателя, расположенного на движущейся платформе, осуществляется облучение объекта непрерывным лучом. Размер объекта характеризует длительность сигнала.

Благодаря облучению контрольного объекта, расположенного перед рабочим объектом, определяется поправка, увеличивающая точность определения линейных размеров. Однако на точность определения дальности влияет неравномерность движения платформы.

Известно устройство определения дальности, описанное в а.с. 1610269, авторы Часовской А.А., Янина Т.А., в котором с помощью непрерывного лазера осуществляется облучение измеряемого объекта. Источник излучения жестко связан с подвижной платформой, управляемой приводом. Отраженная световая энергия попадает в лазерный приемник, где образуется в электрические сигналы, которые поступают в амплитудный селектор. Последний выдает сигнал в момент изменения ее амплитуды, что имеет место в моменты начала и конца облучения объекта.

В период облучения объекта срабатывает триггер. Сигнал с выхода триггера выдает разрешение элементу совпадения на прохождение через него импульсов с выхода фотоприемника, входящий в состав датчика скорости, который вместе с маломощным источником света движется вместе с подвижной платформой вдоль неподвижной линейки с прорезями. В качестве маломощного источника света может быть использован маломощный лазер, луч от которого попадает на фотоприемник при прохождении через прорезь неподвижной линейки. Таким образом количество импульсов с выхода фотоприемника зависит от скорости движения платформы. Количество импульсов с фотоприемника подсчитывается с помощью счетчика и отображается на индикаторе, который устанавливается вместе с счетчиком в исходное состояние после окончания измерения с помощью панели сброса. Однако точность определения размера зависит от количества прорезей в неподвижной линейке. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения размера.

Достигается это использованием вместо триггера, симметричного триггера и введением корректора размера, состоящего из блока определения временного рассогласования между следующими друг за другом импульсами, сумматора следующих друг за другом кодов, двух делителей, блока преобразования длительности сигнала в код, умножителя и панели выдачи константы, при этом выход элемента совпадения соединен через первый вход корректора размера, через блок определения временного рассогласования между следующими друг за другом импульсами, через сумматор следующих друг за другом кодов с первым входом первого делителя, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные через второй вход корректора размера с выходом счетчика и с первым входом второго делителя, второй вход и выход которого соответственно соединены с выходом панели выдачи константы и с первым входом умножителя, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные через преобразователь длительности сигнала в код, третий вход корректора размера с выходом симметричного триггера и через выход корректора размера с первым входом индикатора.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения.

1 - источник излучения; 2 - лазерный приемник; 3 - привод; 4 - подвижная платформа; 5 - амплитудный селектор; 6 - симметричный триггер; 7 - элемент совпадения; 8 - датчик скорости; 9 - фотоприемник; 10 - неподвижная линейка с прорезью;
11 - маломощный источник света;
12 - счетчик;
13 - корректор размера;
14 - блок определения временного рассогласования между следующим друг за другом сигналами;
15 - сумматор следующих друг за другом импульсов;
16 - делитель;
17 - блок преобразования длительности сигнала в код;
18 - умножитель;
19 - делитель;
20 - панель выдачи константы;
21 - панель сброса;
22 - индикатор;
при этом выход элемента совпадения 7 через первый вход корректора размера 13, через блок определения временного рассогласования между следующими друг за другом импульсами 14, через сумматор следующих друг за другом кодов 15 соединен с первым входом делителя 16, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные через второй вход корректора размера 13 с выходом счетчика 12 и с первым входом делителя 19, второй вход и выход которого соответственно соединены с выходом панели выдачи константы 20 и с первым входом умножителя 18, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные через преобразователь длительности сигнала в код 17, третий вход корректора размера 13 с выходом симметричного триггера 6 и через вход корректора размера с первым входом индикатора 22, имеющим второй вход, соединенный с выходом панели сброса 21, соединенным так же с первым входом счетчика 12, второй вход которого соединен с вышеупомянутым выходом элемента совпадения 7, первый и второй вход которого соответственно соединены: через симметричный триггер 6, через амплитудный селектор 5 с выходом лазерного приемника 1 и через выход датчика скорости 8 с выходом фотоприемника 9, оптический вход которого связан с оптическим выходом маломощного источника света 11, жестко связанного с вышеупомянутым фотоприемником 9, источником излучения 2 и с подвижной платформой 4, имеющей жесткую связь с приводом 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перед началом работы в условиях постоянной освещенности объекта производится калибровка амплитудного селектора 5, с помощью которого осуществляется определение начала и конца объекта. Источник излучения 2, который может представлять из себя, гелий-неоновый непрерывный лазерный излучатель, осуществляет излучение световой энергии с узкой диаграммой направленности. Источник излучения 2 находится на подвижной платформе 4, движущейся вдоль измеряемого объекта с помощью привода 3. Расстояние, на которое перемещается подвижная платформа 4, выбирают таким, чтобы осуществить облучение всего размера объекта.

Отраженная от объекта световая энергия принимается лазерным приемником 1, расположенным также на платформе 4. Он преобразует световую энергию в электрические сигналы, поступающие в амплитудный селектор 5. Амплитудный селектор выдает сигнал о начале облучения объекта в момент изменения амплитуды на вход симметричного триггера 6. Амплитудный селектор 5 выдает второй сигнал в момент окончания облучения объекта, устанавливая в исходное состояние симметричный триггер 6. При этом длительность сигнала на выходе симметричного триггера характеризует размер объекта. С подвижной платформой 4 жестко связан и движется вместе с ним маломощный источник света 11, который может представлять из себя маломощный лазер и фотоприемник 9. Между ними располагается неподвижная линейка с прорезями 10. Через эти прорези происходит световой луч. Фотоприемник 9 преобразует световую энергию в электрические сигналы.

Частота следования этих сигналов характеризует скорость движения подвижной платформы 11 с источником излучения 2. Вышеупомянутые узлы 9, 10 и 11 входят в состав датчика скорости 8, с выхода которого следующие друг за другом импульсы проходят через элемент совпадения 7 при наличии сигнала с симметричного триггера 6 на вход счетчика 12 и в корректор размера 13, на вход блока определения временных рассогласований между следующими друг за другом импульсами 14. Счетчик 12 считает количество импульсов с фотоприемника 9 за время облучения объекта, а блок 14 выдает коды времени между следующими друг за другом сигналами с фотоприемника 9 в периоды облучения объекта.

Исполнение блока 14 не отличается от преобразователя дальности, представленного, например, в книге "Справочник-задачник по радиолокации". М.: Высшая школа, 1977 г.

Эти коды складываются в сумматоре следующих друг за другом кодов 15. Усредненное значение кода временного рассогласования определяется в делителе 16, где сумма кодов делится на информацию о количестве импульсов, поступающую со счетчика 12. Усредненное значение временного рассогласования делится в делителе 19 на эталонное значение временного рассогласования, поступающее с панели выдачи константы 20. Оно определяется в процессе калибровки, которая осуществляется следующим образом.

В процессе измерения размера контрольного объекта делитель 16 отключается от делителя 19 и подключается к контрольному цифровому индикатору, на котором фиксируется усредненное значение временного рассогласования. Это значение запоминается и вводится в процессе работы с панели выдачи константы 20. В результате на выходе делителя 19 имеет место поправочный коэффициент, величина которого зависит от отличия фактической скорости движения подвижной платформы 4 от эталонной. Этот коэффициент умножается в умножителе 18 на код длительности сигнала, который определяется в блоке преобразования длительности сигнала в код 17.

В результате уточненный код длительности сигнала, характеризующий размер объекта, поступает в индикатор 22, где отображается. После окончания измерения с помощью панели сброса 21 осуществляется сброс информации в индикаторе 22 и установка в исходное состояние счетчика 12. Благодаря введению корректора размера 13 точность определения линейных размеров может составлять значение менее микрона. Перед измерением серии деталей размеры первой из них определяются обычным контактным методом, и в случае соответствия допусков на изготовление детали норме, ее размеры измеряют с помощью данного устройства. Далее эти размеры запоминаются и сравниваются с размерами следующих деталей, которые отображаются на индикаторе 22, при этом определяется: соответствуют ли они допуску.

С помощью предлагаемого устройства устраняется влияние конечности исполнения количества прорезей в неподвижной линейке датчика скорости на точностные характеристики. При этом так же сохраняется фактор отсутствия влияния изменения скорости смещения платформы на точность определения размера. Это дает возможность обеспечить точностные характеристики менее одного микрона.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных размеров объектов, состоящее из источника излучения, лазерного приемника, привода, подвижной платформы, амплитудного селектора, триггера, элемента совпадения, датчика скорости, фотоприемника, неподвижной линейки с прорезью, маломощного источника света, счетчика, панели сброса и индикатора, где второй вход индикатора соединен с выходом панели сброса, соединенным также с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом элемента совпадения, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом триггера, первый вход которого соединен через амплитудный селектор с выходом лазерного приемника и через выход датчика скорости, с выходом фотоприемника, оптический вход которого связан с оптическим выходом маломощного источника света и с подвижной платформой, имеющей жесткую связь с приводом, отличающееся тем, что осуществляется использование вместо триггера, симметричного триггера и введение корректора размера, состоящего из блока определения временного рассогласования между следующими друг за другом импульсами, сумматора следующих друг за другом кодов, двух делителей блока преобразования длительности сигнала в код, умножителя и панели выдачи константы, при этом выход элемента совпадения соединен через первый вход корректора размера, через блок определения временного рассогласования между следующими друг за другом импульсами, через сумматор, следующих друг за другом кодов, с первым входом первого делителя, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные через второй вход корректора размера с выходом счетчика и с первым входом второго делителя, второй вход и выход которого соответственно соединены с выходом панели выдачи константы и с первым входом умножителя, имеющего второй вход и выход соответственно, соединенные через преобразователь длительности сигнала в код, третий вход корректора размера с выходом симметричного триггера и через выход корректора размера с первым входом индикатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1