Преобразователь перемещения в код

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала, анализатор выполнен в виде диска с прозрачньм сектором, первая сторона KOTopioro выполнена по радиусу R, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180°левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска , а третья сторона выполнена по окружности радиусом R между первой И второй сторонами, анализатор кинематически соединен с двигателем, о тя и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, в него введены коллиматори полупрозрачная пластинка , блок цифровой обработки сигнала выполнен на формирователе качала отсчета , .триггере, первом, втором и третьем счетчиках, первых и вторых формирователях сигнала и элементах И, первом, втором и третьем регистрах. первом и втором делителях кодов, анализатор соединен с входом формирователя начала отсчета, коллиматор, полупрозрачная пластинка и отражатель установлены между излучателем и анализатором с возможностью образования прямой и обратной ветвей светового потока, причем прямой ветвью светового потока оптически соединены излучатель, коллиматор, прозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и приемная грань отражателя , а обратной ветвью светового потока оптически Соединены отражающая грань отражателя, непрозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и анзлизатор , выход формирователя начала отсчета соединен с первыми входами триггера, первых и вторых счетчиков и регистров, выход фотоприемника соединен с первым входом первого элемента И, через первый формирователь сигналов - с вторьм входом трйг гера, а через второй формирователь сигналов - с первьми входами третьих счетчиков и регистра, выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход генератора соединен с вторьии входаьш первого счетчика , первого и второго элементов И, выход первого счетчика соединен с вторьм входом первого регистра, выход которого соединен с пербыми входами первого и второго делителей кодов, выход первого элемента И сое-динен с вторым входом третьего счетчика , выход которого соединен с вторьм входом третьего регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, выход второго элемента И соединен с вторым входом

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (д) Н 03 М 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3672309/24-24 (22) 09.12.83 (46) 15.05;85. Бюл. Ф 18 (72) А.Е.Коротынский, В.М.Лунин, Ю.Г.Ковтун и С.Н.Абрамов (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (53) 688.325(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

Р t29375 1, кл. Н 4 Р, опублик. 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В .7.71464, кл. С Оt В 11/26, 1978 (прототип). (54)(57) t. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала, анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором,.первая сторона которого выполнена по радиусу R, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180 левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона выполнена по окружности радиусом R между первой и второй сторонами, анализатор кинематически соединен с:двигателем, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применеиия преобразователя, в -него введены

«оллиматор и полупрозрачная пластин«а, блок цифровой обработки сигнала выполнен на формирователе начала отсчета .триггере, первом, втором и третьем счетчиках, первых и вторых формирователях сигнала н элементах И, первом, втором и третьем регистрах, первом и втором делителях кодов, анализатор соединен с входом формирователя начала отсчета, коллиматор, полупрозрачная пластинка и отражатель устайовлены между излучателем и анализатором с возможностью образования прямой и обратной ветвей светового потока, причем прямой ветвью светового потока оптически соединены излучатель, коллиматор, прозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и приемная грань отражателя, а обратной ветвью светового потока оптически соединены отражающая грань отражателя, непрозрачная плоскость полупрозрачной-пластинки и ана-Я лизатор, выход формирователя начала отсчета соединен с первыми входами триггера, первых и вторых счетчиков и регистров, выход фотоприемника соединен с первым входом первого элемента И, через первый формирователь сигналов — с вторым входом триг гера, а через второй формирователь сигналов — с первыми входами третьих счетчиков и регистра, выход триггера соединен с первым входом второГо элемента И, выход генератора соединен с вторыми входами первого счетчика, первого и второго элементов И, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого регистра, выход которого соединен с первыми входами первого и второго делителей .кодов, выход первого элемента И сое.динен с вторыми входом третьего счет" чика, выход которого соединен с вто-. рым входом третьего регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, выход второго элемента И соединен с вторым входом

1 156 второго. счетчика, выход которого соединен с вто рым входом второго ре. гистра, выход которого соединен с вторым входом второго делителя кодов, выходы первого и второго делителей кодов являются выходами преобразователя.

2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что анали- 55 затор снабжен прозрачным окном, которое расположено на одной диаметральной г нии с первой стороной и точкой пересечения второй и третьей сторон прозрачного сектора диска, а формирователь начала отсчета выполнен в виде излучателя и фотоприемника, размещенных по обе стороны анализатора вдоль оси прозрачного окна.

Изобретение относится к обработке металлов, в частности к сварочному производству, и может быть использовано для оперативного контроля сварочных перемещений и деформаций широкого класса изделий в процессе сварки, а также для создания автоматизированных систем контроля сварочных деформаций.

Известен преобразователь переме- 10 щения в код, содержащий анализатор, двигатель, формирователь опорного сигнала и детектор, величина перемещения которым определяется путем формирования изображения цели в плос-15 кости анализатора по значению полярных координат цели $1 (.

Недостатком этого преобразователя является практическая невозможность его использования для K0HTpo PQ ля сварочных перемещений ввиду слабой защищенности от действия больших импульсных магнитных и электрических помех.

Наиболее близким к изобретению по технической < ущности и достигаемому результату является преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала. Анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором, первая сторона которого выполнена З5 по радиусу R., вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180 левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона выполнена по окружности радиу- 40 сом Я между первой и второй сторо1 .нами,. анализатор кинематически соединен с двигателем (2 3.

Однако известный преобразователь также невозможно использовать для контроля сварочных перемещений.

Цель изобретения — расширение области применения преобразователя перемещения в код эа счет применения его для контроля сварочных переI мещений.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически соединенный через последовательно расположенные отражатель, анализатор и линзу с фотоприемником, и блок цифровой обработки сигнала, анализатор выполнен в виде диска с прозрачным сектором, первая сторона которого выполнена по радиусу Я, вторая сторона выполнена в виде развернутой на 180 левосторонней спирали Архимеда с началом в центре диска, а третья сторона выполнена по окружности радиусом R между первой и второй сторонами, анализатор кинематически соединен с двигате.— лем, введены коллиматор и полупрозрачная пластинка, блок цифровой обработки сигнала выполнен на формирователе начала отсчета, триггере, первом, втором и третьем счетчиках, первых и вторых формиров телях сигнала и элементах И, первом, втором и третьем регистрах, пе1-вом и втором делителях кодов, анализатор соединен с входом формирователя начала. отсчета, коллиматор, полупрозрачная пластинка и отражатель установлены между излучателем и анализатором с возможностью образо4

Преобразователь содержит излучатель 1, отражатель 2, анализатор 3, двигатель 4, линэу 5, фотоприемник 6, коллиматор 7, полупрозрачную пластинку 8, формирователь 9 начала отсчета, триггер 10, счетчики 11 — 13, генератор !4, формирователи 15 и 16 сигнала, элементы И 17 и 18, регистры !9 — 21, делители 22 и 23 кодов, а также излучатель 24, фотоприемник 25, установленные против прозрачного окна 26 диска анализатора 3.

Излучатель 1 устанавливается на неподвижной базовой оснастке, отражатель 2 закрепляется на объекте в контролируемой точке, анализатор 3 приводит в движение двигатель 4, линза 5 с установленным в ее фокусе фотоприемником 6 закрепляется так,что ее оптическая ось совпадает с осью вращения анализатора 3, коллиматор 7 устанавливается на излучателе 1, полупрозрачная пластинка 8 устанавливается перед коллиматором 7 таким образом, что отраженный от отражателя 2 луч попадает в анализатор 3, формирователь 9 начала отсчета имеет оптическую .связь с анализатором 3 и электрически соединен с входом сброса триггера 10 и со счетчиком 11, с регистрами 19 и 21 и со счетчиком 13, фотоприемник 6 соединен с формирователями 15 и 1б и с эле-. ментом И !7, генератор 14 соединен со счетчиком 11 и с элементами И 17 и 18, выход формирователя 15 соединен с входом установки триггера 10, а выход формирователя 16 соединен со счетчиком 12 и с регистром 20, триггер 10 последовательно соединен с элементом И 18, со счетчиком 13, с регистром 2 1 и с делителем 23 кодов, элемент И 17 последовательно соединен со счетчиком 12, с регистром 20 и с делителем 22 кодов, счетчик 11 соединен с регистром 19 выход которого соединен с делителями 22 и 23 кодов.

Выходами преобразователя являются выходы у и Ч делителей 22 и 23 кодов соответственно.

Преобразователь работает следующим образом.

Излучатель 1, в качестве которого может быть использован гелий-неоновый лазер, с закрепленным на нем оллиматором 7 устанавливается на

1156255

3 вагия прямой и обратной ветвей светового потока, причем прямой ветвью световогэ потока оптически соединены излучатель, коллиматор, ïðîэрачная плоскость полупрозрачной

S пластинки и приемная грань отражателя, а обратной ветвью светового потока оптически соединены отражающая грань отражателя, непрозрачная плоскость полупрозрачной пластинки и анализатор, выход формирователя начала отсчета соединен с первыми входами триггера, первых и вторых счетчиков и регистров, выход фотоприемника соединен с первым входом первого элемента И, через первый формирователь сигналов — с вторым входом триггера, а через второй формирователь сигналов — с первыми входами третьих счетчика и регистра 20 выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход генератора соединен с вторыми входами. первого счетчика, первого и второго элементов И, выход первого счетчика

2S соединен с вторым входом первого реГистра, выход которого соединен с первыми входами первого и второго делителей кодов, выход первого элемента И соединен с вторым входом третьего счетчика, выход которого

30 соединен с вторым входом. третьего регистра, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом второго делителя кодов, выходы первого и второго делителей кодов являются .выходами преобразователя.

Кроме того, анализатор снабжен прозрачным окном, которое расположено на одной диаметральной линии с первой стороной и точкой пересечения второй и третьей сторон прозрачного сектора диска, а формирователь начала отсчета выполнен в виде излу:чателя и фотоприемника, размещенных по обе стороны анализатора вдоль оси прозрачного окна.

На фиг, 1 изображена блок-схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 — выполнение диска анализатора и установка излучателя и фотоприемника на нем; на фиг. 3 — временные диаграммы работы преобразователя. к

В 115625 неподвижной базовой оснастке и используется для задания опорного направления. Отражатель 2 устанавливается на объекте в контролируемой точке. Полупрозрачная пластинка 8 устанавливается в непосредственной ,близости от коллиматора 7 под углом

45 к световому потоку таким образом, чтобы отраженный от отражателя 2 луч попадал в анализатор 3. Отража- 10 тель 2 выполнен в виде конуса с телесным углом при вершине, равным 90 .

Один раэ за полный оборот анализатора 3 прозрачное окно 26 открывает путь световому потоку от излучате- 15 ля 24 к фотоприемнику 25, при этом вырабатывается импульс 0 . На выходе фотоприемника 6 один раз эа полный оборот анализатора 3 вырабатывается импульс U. соответствующий не- 20 ресечению отраженным от отражателя 2 светового потока с прозрачным сектором анализатора 3. Формирователь 15

HG переднему фронту импульса. 0„ вырабатывает сигнал, устанавливающий 25 триггер 10, разрешая, таким образом, прохождение счетных импульсов с частотой Fo через элемент И 18 на счетчик 13. По зданему фронту импульса формирователь 16 вырабатывает сиг- Зр нал, по которому информация иэ счетчика 12 переписывается в регистр 20, а затем счетчик 12 обнуляется. Аналогично по переданному фронту импульса 0 происходит сброс триггера 10 и перепись информации из счетчика 11 в регистр !9, из счетчика 13 — в регистр 21, а затем обнуление.счетчиков 11 и 13 (фиг. 3)..

Таким образом, в регистрах 19 и 2149

Записывается информация о начальной установке отражателя 2 на объекте, которая одновременно является информацией о положении контролируемого объекта перед измерением. 4$

В процессе перемещения контролируемого объекта отражатель 2 может иметь угловое перемещение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях — в горизонтальной и вертикальной. В первом случае отраженный от отражателя 2 световой поток перемещается вдоль горизонтальной оси Х полупрозрачной пластинки 8 и попадает в соответствующие точки А. прозрачного сектора 55

1 диска анализатора 5. Во втором случае отраженный световой поток д перемещается вдоль вертикальной оси У полупрозрачной пласткинки 8, что приводит к его перемещению в соответствующую точку А; прозрачного сектора диска анализатора 3, т.е. координаты Х и У точки А; в любом случае определяют величину угловых перемещений контролируемого объекта в двух плоскостях.

Пусть точка А. соответствует поло1 жению отраженного луча в плоскости анализатора 3 (фиг. 2). Тогда период следования импульсов 0 пропорционао лен угловой частоте вращения и анализатора 3 Т=2У/w при этом код на выходе регистра 19 равен где „ — частота генератора 14.

Длительность импульса U зависит от полярной координаты р точки А,, и код N на выходе регистра 20 опре-, Р деляется выражением

"у "у о где — длительность импульса.

У

Полярная координата точки А; определяется интервалом времени между передними фронтами импульсов 0„, т.е. длительностью импульса 0 (фиг,2 и 3), а код М< на выходе регистра 21 определяется выражением

NV =7VFo где Т вЂ” длительность импульса.

Таким образом, за счет выполнения анализатора 3 в виде непрозрачного диска с прозрачным сектором (фиг.2), нет.необходимости в наличии специального блока, который различал бы два момента пересечения луча с сектором.

В преобразователе момент пересечения лучом прямой стороны прозрачного сектора соответствует переднему фронту импульса U„, а стороны в виде спирали Архимеда — заднему фронту импульса 0„. Поскольку спираль Архимеда развернута на 180 и опирается на радиус прозрачного сектора ON, можно записать

Ой =с где ц — постоянный коэффициент спирали Архимеда.

Отсюда

ct=- — - cosnst

Ой

Л

Полярные координаты точки А. опре1 делятся из выражения

Np р-2 Ой — йю

Цу

Ч =2»вЂ”

Hu) 115б255

На выходе делителей 22 и 23, которые могут быть выполнены, например на основе микросхемы К58?ИКЗ, получаются коды, равные

,р 5

- Ий .У .й

Йы

Таким обраэом, определение истинных полярных координат контролируемой

1О точки свариваемого объекта, сводится к умножению кодов у и Ч на постоянные величины 2 ОИ и 2У..

8 с

9 =2 OMy =2 .

При необкодимости мозно легко перейти к декартовой системе координат . х=2 ° О я р,ces(27i, V ) у=2 О и у si n(27(, V ) Технико-экономический эффект от нспольэования предлагаемого преобразователя определяется его технически ми преимуществами.

Фи з

Составитель Ю. Котов

Редактор К. Конча Техред Л.Коцюбняк Корректор А.Обручар

Заказ 3195/55 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035Ä Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г .Ужгород, ул .Проектная, 4