Устройство для измерения радиуса участка дуги

 

О П И С А Н И Е (»911157

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиин

Социалистических

Республии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 07. 78 (21) 2647080/18-28 с присоединением заявки М (23) П риоритет (5l)NL. Кл.

G 01 8 21/20

3ЪвуаирстввииыМ квинтет

СССР ио делам иэвбрвтеннй н открытий (53) УДК 531 ° 717 (088.8) Опубликовано 07. 03.82. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 09 . 03. 82 (72) Авторы изобретения

В. Г. Назаренко, Ю. B. Хазинский и lO.Т

Таганрогский радиотехнический институт и (71) Заявитель (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗНЕРЕНИЯ РАДИУСА УЧАСТКА

ДУГИ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к телевизионным устройствам измерения радиуса участка дуги, опреде ;яющей йорму иэделия, и предназначено для использования в машиностроении, в частности при измерении размеров изделий, обрабатываемых на валковых гибочных машинах.

Известно устройство, позволяющее

1Е измерять радиус участка дуги и служащее для косвенного измерения диаметров цилиндрических деталей, содержащее два измерителя соответственно двух параллельных отрезков прямЫх, одна.из которых проходит по радиусу поперечного сечения детали, блок для вычисления значения диаметра детали по измеренным отрезкам прямых и Фиксированному расстоянию между ниии, блок управления и выходной блок (l).

Недостаток этого устройства заключается в том,что оно не обеспечивает достаточной оперативности и точности измерений, так как требует осуществ-. ления ряда предварительных установочных операций для такого взаимного расположения измерителей и детали, при котором один из измерителей фиксирует расстояние от окружности, представляющей поперечное сечение детали, до некоторой опорной плоскости вдоль прямой, проходящей через центр детали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения радиуса участ1 ка дуги, содержащее телевизионный, датчик, соединенный с ним генератор развертки, вычислительный, блок и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами генератора развертки и вычислительного блока. Генератор развертки обеспечивает трехстрочную линейную разверт-. ку измеряемой дуги, проектируемой на мишень телевизионного датчика. Это устройство содержит также коммутатор, 57 4 вычислительного блока, а выходы блока управления соединены с управляющими входами селектора, распределителя, счетчика и со счетным входом счетчика.

На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показаны проекции дуги, радиус которой подлежит измерению, прорезей маски и траекторий считывающего элемента на мишени телевизионного датчика; на фиг. 3 - геометрические построения, поясняющие принцип измерения радиуса участка дуги.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, установленную на его оптическом входе непрозрачную маску 2, содержащую не менее трех концентрических целевых прорезей с радиусами Я„, gg„P соответственно, генератор 3 развертки, блок 4 управления, селектор 5 видеоимпульсов, распределитель 6 видеоимпульсов, блок 7 буферной памяти, счетчик 8 импульсов и вычислительный блок 9.

Цель достигается тем, что устройство для измерения радиуса участка дуги, содержацее телевизионный дат-. чик, соединенный с ним генератор развертки, вычислительный блок и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами генератора развертки и вычислительного блока, снабжено установленной на оптичес35 ком входе телевизионного датчика непрозрачной маской, содержащей не менее трех концентрических щелевых ïðîрезей, селектором видеоимпульсов, рас40 пределителем видеоимпульсов, счетчиком импульсов и блоком буферной памяти, состоящим из регистров, число которых равно числу прорезей маски, генератор развертки выполнен в виде генератора радиально-круговой раэверт45 ки, строки которой расположены по радиусам проекций щелевых прорезей маски и пересекают их, выход теле-. визионного датчика соединен с информационным входом селектора, выход селектора соединен с информационным входом распределителя, каждый выход которого соединен с управляющим входом соответствующего ему регистра в блоке буферной памяти, информационные входы всех регистров соединены с выходами всех разрядов счетчика, выхо,ды регистров подключены ка входам

3 9111 у которого информационный вход соединен с выходом, телевизионного датчи-. ка, а управляющий вход - с выходом генератора развертки, блок выделения межстрочных разностей линейных координат и блок деления межстрочных разностей линейных координат на шаг развертки. Три выхода коммутатора, служащие для выдачи сигналов линейных координат точек пересечения соответст- )О венно трех строк развертки с проекцией дуги, соединены со входами блока выделения межстрочных разностей, выход которого соединен со входом блока деления, подключенного к вы- 15 числительному блоку. Управляющие входы блока деления соединены с выходом генератора развертки (2).

Недостаток известного устройства заключается в невысокой точности из- 20 мерений, обусловленной значительной погрешностью телевизионных измере" ний положения точки объекта относительно начала строки развертки.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Генератор 3 развертки выполнен в виде генератора радиально-круговой развертки, строки которой расположены по радиусам Ц1„,..., Йп1 и проекций щелевых прорезей маски 2 и пересекают их (фиг. 23 . Генератор 3 развертки содержит, например, формирователь 10 синусоидального напряжения, квадратурный фазорасщепитель 11, первый 12 и второй 13 модуляторы, генератор 14 пилообразного напряжения, первый 15 и второй 16 аналоговые сумматоры.

Ф

Блок 4 управления содержит, например, последовательно соединенные генератор 17 опорной частоты, делитель 18 частоты, формирователь 19 управляющих импульсов.

Блок 7 буферной памяти состоит иэ регистров 20, 21, 22 число которых равно числу прорезей маски. 2.

Выход телевизионного датчика 1 соединен с информационным входом селектора 5, выход которого соединен с информационным входом распределителя 6, каждый выход которого соединен с управляющим входом одного соответствующего ему регистра из набора регистров 20, 21, 22 в блоке 7 буферной памяти ° Информационные входы всех ре-. гистров 20, 21, 22 соединены с выходами всех разрядов счетчика 8, а вы(911157 ходы. всех регистров 20, 21, 22 подключены ко входам вычислительного блока 9. В блоке.4 управления выход генератора 17 соединен со счетным входом счетчика 8, управляющим входом распределителя 6 и с первым управляющим входом генератора 3 развертки, а именно со входом генератора 14 ° Выход формирователя 19 соединен с управляющим входом селектора 5, управляющим входом .установки 0 в счетчике 8 и управляющим входом вычислительного блока 9. Выход. делителя I8 частоты соединен со вторым управляющим входом генератора 3 развертки, а именно .со входом формирователя 10. Выход формирователя 10 соединен со входом фазорасщепителя 11, выходы которого соединены с первыми входами модуляторов 12, 13 и аналоговых сумматоров 15,2о

16. Выход генератора 14 соединен со вторыми входами модуляторов 12, 13, выходы которых соединены со вторыми входами аналоговых сумматоров 15, 16, выходы которых соединены со входами управления разверткой телевизионного датчика 1.

Устройство работает следующим образом. ного датчика 1 и управляемый импульсами формирователя 19, обеспечивает выделение импульсов видеосигнала только в промежуток времени сканирования считывающим элементом мишени датчиПеред началом работы объект„образующий дугу, радиус которой подлежит измерению, устанавлйвают перед маской 2 таким образом, что проекции точек А,.В, С пересечения измеряемой дуги с прорезями маски 2 должны попадать на рабочую часть мишени телевизионного датчика 1. При этом про" екция измеряемой дуги должна пересекаться с проекциями каждой иэ трех прорезей маски,2, что накладывает некоторые ограничения на значение измеряемого радиуса R и взаимное распо- ложение проекций центра 0 концентри; ческих щелевых прорезей сК 2 с 45 радиусами Р„, 9<, Р и центра 0„измеряемой дуги с радиусом к

Изображение измеряемого участка дуги через маску 2 проецируется на мишень телевизионного датчика 1 (r. 2). Полученное на мишени телевизионного датчика 1 иэображение сканируется считывающим лучом, перемещающимся по закону радиально-круговой развертки, формируемой генератором 3.

Шаг развертки задается блоком 4 управления, в котором сигнал генератора 17 опорной частоты поступает че" рез делитель 18 частоты на формирователь 10 синусоидального напряжения и на генератор 14 пилообразного напряжения, входящие в состав генератора 3 развертки. Синусоидальные сигналы, отличающиеся по фазе на 90, поступающие с выходов фаэорасщепителя 11 через сумматоры 15, 16... на входы управления разверткой телевизионного датчика 1, обеспечивают круговое перемещение считывающего луча, а пилообразные сигналы с выходов модуляторов 12 и 13, в которых осуществляется модуляция вспомогательного пилообразного сигнала генератора 14 оинусоидальными сигналами. круговой развертки обеспечивают радиальное. перемещение считывающего луча датчика I Радиально-круговая развертка осуществляется при воздействии на отклоняющую систему телевизионного датчика 1 суммы квадратурных синусоидальных сигналов и модулированных этими же синусоидальнысигналами пилообразных сигналов. Устаовка необходимого радиального смещеия центра развертки обеспечивается сточником питания не показан) . Траектории перемещения считывающего элемента на мишени телевизионного датчика показаны.на фиг. 2. Например, при перемещении электронного луча в радиальном направлении Sp от центра развертки строка эа строкой по кругу в направлении 3 рпротив часовой стрелки считывающий элемент перемещается по траекториям, совпадающим с радиусами:9,;k,...,peak . Перемещаясь rto .. радиально расположенным строкам, считывающий элемент пересекает последовательно проекции дугообразных щелевых прорезей маски 2 с радиусами Я„, 9@, Я . В тех строках развертки, которые пересекают контрастные изображения выделенных участков измеряемой дуги, имеющей искомый радиус К (на фиг. 2 точки А, В и С) на выходе телевизион1лого датчика 1 в соответствующие моменты времени появляются видеоимпульсы, позволяющие зафиксировать значе- ния угловых координат М, 4, М этих точек. Значения угловых координат фиксируются в цифровом виде регистрами 20, 21, 22 блока 7 буферной памяти. Для этого селектор 5 видеоимпульсов, подключенный к выходу телевизион7 9111 ка, на которую проецируется изображение измеряемого объекта. Сигнал начала измерения может подаваться оператором вручную или поступать от внешнего устройства 1не показано) при автоматической непрерывной работе. Распределитель б видеоимпульсов, управляемый импульсами:строк генератора 17. направляет видеоимпульсы точек А, В и С соответственно на три выхода в tO зависимости от времени их появления относительно начала строк развертки.

Поступая на управляющие входы регистров 20, 21 и 22, выделенные видеоимпульсы обеспечивают запись числа ts импульсов строк, поступивших на счетчик. 8 от генератора 17 опорной частоты, начиная от момента сброса этого .счетчика управляющим импульсом формирователя 19 управляющих импульсов до zo момента времени, соответствующего по-. явлейию видеоимпульса от точек объек,та А, В.или С, проецируемых через соответствующую прорезь с радиусом

9„, 9у или Я в маске 2. После окон- 25 чания цикла измерения формирователь 19 управляющих импульсов выдает командный импульс на вычислительный блок 9, который по известным значениям ради ,:альных координат g<, Р, Я и изме- зо ренным угловым координатам Ч„, Yg (точек А, .В и С дуги окружности вычисляет ее радиус R.

Вычисление значения величины радиуса R блоком 9 по известным значе- 35 ниям Я„, p, g и измеренным значениям Ч,, Ч, Ч координат трех точек дуги .А, В, С может производиться, например, по соотношениям, известным для косоугольных треугольников, 40 а именно треугольников АВС, АОС, АОВ, ОВС (фиг, 32.

Так, иэ треугольника ABC в соответствии с теоремой синусов, с учетом величины вписанного угла с, ради- 45

yc R дуги описанной окружности определяется как где, в соответствии с теоремой косинусов, из того же треугольника ЛВС ()

COS4C= где углы Ч, Ч и Ч определяются — Чл, Ч y =- Ч - Чл, Ч = ;

= М -@, причем не зависят от выбранного момента начала отсчета значений угловых координат Чл, Ч и М . точек дуги Л, В и С.

Таким образом, зная Я, Я, Я измерив Ц „, Vg и 4g, определив Ч „, 1 и Ч, можно найти а, в и с, определить:cos с(.и вычислить искомый радиус R.

Обеспечивая жесткую пространственную дискретизацию изображения прорезями маски 2, а также высокую точность фиксации угловых значений координат точек дуги при радиально-круговой развертке и цифровой регистрации результатов, предлагаемое устройство исключает влияние нестабильности величины и формы траекторий пере-. мещения считывающего элемента телевизионного датчика, что существенно повышает точность измерений радиуса кривизны участка дуги.

Применение предложенного устройства в комплексах гибочных автоматов позволит повысить качество выпускаемой продукции.

Формула изобретения

Устройство для измерения радиуса участка дуги, содержащее телевизионный датчик, соединенный с ним генератор развертки, вычислительный блок р блок управления, выходы которого

I соединены с управляющими входами генератора развертки и вычислительного блока, отли чающее ся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленной на оптическом входе телевизионного датчика непрозрачной маской, содержащей не менее трех концентрических щелевых прорезей, селектором видеоимпульсов, распределителем видеоимпульсов, счетчиком импульсов и блоком буферной памяти, состоящим из регистров, число которых равно числу прорезей маски, генератор развертки а иэ треугольников АОС, АОВ и ВОС, .также в соответствии с теоремой косинусов

9 91 выполнен в виде генератора радиальнокруговой развертки; -строки которой расположены по радиусам проекций щелевых прорезей маски и пересекают их, выход телевизионного датчика,соединен с информационным входом селектора, выход селектора соединен с информационным входом распределителя, каждый выход которого соединен с управляющим входом соответствующего ему регистра в блоке буферной памяти, информационные входы всех регистров соединены с выходами всех разрядов счетчика, выходы регистров подключе1157 10 ны ко входам вычислительного блока, а выходы блока управления соединены с управляЮщими входами селектора, распределителя, счетчика и со счет5 ным Входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1в и 425044, кл. С 01 В 19/00, G 01 В 19/12, G 01 В 7/12,. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N 427232, кл. G 01 В 19/40, 1972 (прототип).