Устройство для измерения положения оси привариваемого ребра к листу из немагнитного материала

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматизации процесса электронно-лучевой сварки изделий из титана и его сплавов. Изобретение позволяет повысить точность определения положения оси привариваемого ребра к листу путем автоматизации процесса электронно-лучевой сварки и улучшить его качество. Для достижения цели в устройство введены генератор прямоугольных импульсов, распределитель импульсов, преобразователь напряжение-ток, сумматор, синхронный фильтр, инверторы и дополнительные ключи. Благодаря введению указанных элементов и связей между ними исключается влияние при измерении перекоса оси преобразователя по отношению к положению оси "закрытого" стыка. Синхронный фильтр содержит две схемы выборки и хранения, два интегратора и два ключа. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 23 9 IO а; 1;0ИЗЙ0 й1=-:))) ).л х. %3й6

Е.:,,5,:-IG I E - A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4040454/31-27 (22) 24.03.86 (46) 07.02.90. Бюл. № 5 (71) Пензенский политехнический институт и Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) А. И. Бражников, И. P. Добровинский, Е. А. Ломтев, М. Ю. Михеев, Б. В. Чувыкин, А. А. Кайдалов, О. К. Назаренко, В. Ю. Непорожний и Г. В. Саморукова (53) 621.79 ) .75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 580957, кл. В 23 К 9/10, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 12324)0, кл. В 23 К 9/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЯ ОСИ ПРИВАРИВАЕМОГО

РЕБРА К ЛИСТУ ИЗ НЕМАГНИТНОГО

МАТЕ РИАЛА

Изобретение относится к контролю сварочных работ и может быть использовано, в частности, для электроннолучевой сварки изделий из немагнитных материалов (титан, его сплавы и т. д.).

Цель изобретения — повышение точности определения положения оси закрытого стыка при сварке немагнитных материалов.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — схема синхронного фильтра; на фиг. 3 — схема распределителя импульсов; на фиг. 4 и 5 — диаграммы работы узлов устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) генератор 1 прямоугольных импульсов, распределитель 2 импульсов, генератор 3 синусоидального напряжения, преобразователь 4 напряжение— ток, преобразователь 5, сумматор 6, синхронный фильтр 7, инверторы 8 и 9, до„„SU„„1540978 A 1 (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для автоматизации процесса электронно-лучевой сварки изделий из титана и его сплавов. Изобретение позволяет повысить точность определения положения оси привариваемого ребра к листу путем автоматизации процесса электронно-лучевой сварки и улучшить его качество. Для достижения цели в устройство введены генератор прямоугольных импульсов, распределитель импульсов, преобразователь напряж;ние — ток, сумматор, синхронный фильтр. инверторы и дополнительные ключи. Благодаря введению указанных элементов и связей между ними исключается влиянис при измерении перекоса оси преобразователя по отношению к положению оси за- ф крытого стыка. Синхронный фильтр (01ppжит две cx|. ì û выборки и хранения, два интегратора и два ключа. 1 з. и, ф-лы, 5 ил.

С.

М полнительные ключи )0 — 13, две схемы 14

СЛ и 15 сравнения, источник !6 опорного напряжения, интегратор 17 с ключом 18, lc - С0 нератор 19 тактовых импульсов. триггер 20

1 с раздельными входами, схему 21 совпадения на два входа, генератор 22 образцовой частоты, счетчик 23 импульсов, блок 24 цифрового отсчета с ключом 25. Выход генератора I прямоугольных импульсов подключен ко входу распределителя 2 импульсов, первый выход которого связан с входом IYнератора 3 синусоидального напряжения, четыре последх ющих выхода подключены к управляющим входам синхронного фильтра

7, а шестой и седьмой его выходы подсоединены к управляющим входам первы х двух дополнительных ключей 10 и I I. Выход генератора 3 синусоидального напряжения через преобразователь 4 напряжх ние

1540978

15

20 ток подключен к входу преобразователя 5, выходы измерительных обмоток которого подсоединены к входам сумматора 6 на два входа. Выход последнего связан с входом синхронного фильтра 7, выход которого подключен к сигнальным входам двух дополнительных ключей 10 и 11, причем к ключу 10 непосредственно, а к ключу 11 через инвертор 8. Выходы дополнительных ключей 10 и 11 объединены и подсоединены к одному из входов первой схемы 14 сравнения и к входам ключей 13 и 12, причем, если к входу ключа 13 непосредственно, то к входу ключа 12 — через инвертор 9. Прямой выход первой схемы 14 сравнения подключен к управляющему входу дополнительного ключа 12 и к входу индикатора знака блока 24 цифрового отсчета. Инвертируюший выход первой схемы 14 сравнения подсоединен к управляющему входу дополнительного ключа 13. Источник 16 опорного напряжения через интегратор 17, шунтируемый ключом 18, управляющий вход которого подключен к выходу генератора 19 тактовых импульсов, подсоединен к первым входам схем 14 и 15 сравнения. Второй вход схемы 15 сравнения подключен к объединенным вместе выходам второй пары дополнительных ключей 12 и 13,. а выход второй схемы 5 сравнения подключен к установочному входу триггера 20, прямой выход которого подсоединен к одному из входов схемы 21 совпадения на два входа, второй вход которой связан с выходом генератора

22 образцовой частоты. Выход схемы 21 совпадения подключен к входу счетчика 23 импульсов, сбросовый вход которого объединен со сбросовым входом триггера 20 и подключен к выходу генератора 19 так.,овых импульсов. Выход счетчика 23 импульсов подсоединен к входу блока 24 цифрового отсчета, подключенному через ключ 25, управляющий вход которого связан с инвертированным входом триггера 20, к источнику питания. Преобразователь 5 выполнен на

Ц1-образном сердечнике из магнитного материала с большой магнитной проницаемостью, на среднем стержне которого размещена питающая обмотка, а на двух крайних — измерительные обмотки, включенные встречно.

Синхронный фильтр 7 содержит (фиг. 2) две схемы 26 и 27 выборки и хранения, два включенных в кольцо интегратора 28 и 29 и два ключа 30 и 31, причем вход первого интегратора является входом синхронного фильтра 7, подключенного к выходу сумматора 6. Выход второго интегратора 29 подключен к параллельно включенным двум схемам 26 и 27 выборки и хранения, выходы которых связаны с соответствующими сигнальными входами двух ключей 30 и 31. Выходы последних объединены и подсоединены к соответствующим входам интеграторов 28 и 29. Управляю25

55 шие входы схем 26 и 27 выборки и хранения и ключей 30 и 31 являются входами синхронного фильтра, подсоединяемыми к соответствующим выходам распределителя

2 импульсов. Выходом синхронного фильтра 7 является выход схемы 26 выборки и хранения.

Устройство работает следующим образом.

Распределитель 2 импульсов, тактируемый генератором 1 прямоугольных импульсов, осуществляет управление синхронным фильтром 7, дополнительными ключами 10 и 11 и генератором 3 синусоидального напряжения. Выходное напряжение этого генератора преобразуется преобразователем 4 напряжение — ток в ток, поступающий в питающую обмотку преобразователя 5. Напряжение, снимаемое с измерительных обмоток преобразователя 5, складывается в сумматоре 6. Так как измерительные обмотки включены встречно, то на выходе сумматора 6 присутствует разностный сигнал, содержащий информацию об асимметрии магнитного поля преобразователя 5. Выходной сигнал этого преобразователя представляет собой сумму двух ортогональных составляющих, одна из которых (косинусоидальная) несет информацию о перекосе оси преобразователя 5 относительно оси закрытого стыка, а другая (синусоидальная) составляющая — о параллельном смешении оси преобразователя относительно оси закрытого стыка. С помощью синхронного фильтра 7 выделяется только. последняя составляющая, что позволяет теоретически полностью исключить погрешность измерения от перекоса осей датчика и закрытого стыка и за счет этого повысить точность преобразования. Выходной сигнал синхронного фильтра преобразуется в постоянное напряжение положительной или отрицательной полярности в зависимости от смещения оси преобразователя 5 относительно оси закрытого стыка вправо или влево. Эту операцию осуществляет совокупность инвертора 8 и ключей 10 и ll. Схема 14 сравнения определ яет полярность этого напряжения и выдает информацию о знаке отключения оси преобразователя 5 относительно оси закрытого стыка на блок 24 цифрового отсчета и на дополнительные ключи 12 и 13. Совокупность элементов — инвертора 9 и дополнительных ключей 12 и 13 осуществляет выделение сигнала положительной полярности, пропорционального абсолютному. значению отклонения оси преобразователя

5 относительно оси закрытого стыка. Этот сигнал поступает на вход схемы 15 сравнения, где сравнивается с пилообразным напряжением, которое формируется за счет интегрирования постоянного напряжения с выхода источника 16 опорного напряжения интегратором 17, шунтируемым ключом 18.

Таким образом, на выходе триггера 20, уп1540с)78 равляемого схемой 15 сравнения. формируется интервал времени, пропорциональный величине отклонения оси преобразователя 5 относительно оси закрытого стыка. С помощью схемы 2! совпадения ня два вхозя 5 этот интервал времени заполняется импульсами генератора 22 образцовой частоты. Количество импульсов за этот интервал времени подсчитывается счетчиком 23 импульсов и регистрируется бзоком 24 цифрового отсчета. Генератор 1() тактовых импульсов производит разрял интегратора 7 ключом !

8 и сброс в нулевое состояние счетчика 23 импульсов и триггера 20 с разде ll>llblxlH входами. При перехоlp три(гера 20 в нулевое состояние открывается ключ 25 и р»зре(пает 15 и нди ка ци ю резул ьта тов и:(мсре н ия после окончания подсчета импульсов.

Синхронный фильтр (фиг. 2) работает следующим образом. Дl«l вклк>ченных в кольцо интегратора 28 и 2с) обеспечивают подавление всс х гармоник сиг((ilля кроме основной информ»тинной, с()lcðæ(III(åé сии) соил»л(нук> и косину ()H (и II>Hx K) составляющие. Всле..(ствие противоф»зн<>сти работы схем 26 и 27 выборки и хр»пения они г»поминают соответств«нно:(начения си- 25 нусоидальной и косинусоидальной состав.(Яющих основной частоты. Синусоидальная составляющая с выхо (а схемы 26 выборки и хранения используется для дальнейшей обработки. Совокупность ключей

30 и 3(и cooTI>còñòâóþll(HX связей обесп«чивает линсйнук> импульсн) к> ооратнук) связь с вых()л()В cx(.",I 26 II 27 выоорки и хранения па в.холы интеграторов 28 и 29.

Этя связь позволяет повысить т<)чность р»боты синхронного фильтра.

Схема распрслелителя импульсов 2 (фиг. 3) содержит шестиразря IHb(H двоичный счетчик импульсов и логическую схему, реализованную на элементах И, И вЂ” HE u HE.

На фиг. 4 приведены временные диаграммы работы распределителя импу IbcoB 2. Импульсы с выхолов ТИ1 — ТИ7 представлены (фиг. 4) в виде напряжений U, (— U " соответственно. Выходы распределителя импульсов ТИ!- ТИ5 управляют работой синхронного фильтра 7 (фиг. 2). Послелова- 45 тельности импульсов ТИ2, ТИ3 управляют фазой и амплитулой выходного сигнала генератора 3 синусоидального напряжения. (игналы с выходов ТИ6 и ТИ7 управляK)T работой дололнительных ключей 10 и !! соответственно. 50

Временные диаграммы, поясняю(цие работу синхронного фильтра приведены на фиг. 5. Здесь U . — вхолной сигнал, поступающий на интегратор 28; U,(— выхолной сигнал этого интегратора 28; выходной сигнал интегратора 29, (..:>, ° (, (1«, Б "q, 1,: .,-, - — сип(алы, соответствую(цие сигналам ТИ1, ТИ2, ТИ4, ТИ5 (фиг. 2); U >-,— выходной сигнал схемы 27; U . — выхолной сигнал клк)чей 30 н 31; вь(холной сигнал синхронш>гo фильтр».

Сигналы U,. l u U противофазны. Однако сдвиг фяз межлу со cëHH÷H импульсами этих последовательностей 90" (фиг. 5).

Таким образом, управляемые этичи сиги»лами СВ\-27 и СВХ-26 з»почиll»K)T синусоида IbHhlp и косинусоиляльные составлянзщие соответственно.

Таким образом, прелл»гаем<>с хстройство обладает более высокой точностью в <п(ределении положения ocи закрытого Thlb чем известное, так кяк ()Ho практически нечувствительно к перекосу оси преобразователя относительно осН закрытого стыка. >то лостигнуто за счет введения в схему синхронного фильтра. Кроме того, введение преобразователя напряжение — ток позволяет снизить температурные погрешности, возникающие вслелствие изменения активно(о сопротивлсния питающей обмотки преобразователя при изменении температуры окружающей среды. Приченение преллагаемог ) устройства дает больпгой эффект народному хозяйству за счез возможности применени>l электронно-лучевой сварки закрытых стыков для леталей ответственного назначения и ( титан» и его сплавов.

Фар.((у.(а нзо<)р(т(нп»

1. Устройство лля измерения 110..ц>женин оси привариваемого ребра к листх из немягнитного материала, содерж»щее llpcобразователь, генератор синусоидяльного и;(пряжения, источник ()I!opHo(o напряжения, интегратор, две схех>ь(сравнения, триггер, генератор образцовой частоты, генератор тактовых импульсов, схему совпаления, с цтчик импульсов, блок цифрового отсчета и ключ. причем выхол источника опор(гого н»пряжения подключен к первому входу интегратора, à выход генератора тактовых импульсов подклк>чен к сбросовым ((xo>i(x(триггера и счетчика импхльсов, выход интегратора подключен к первому вхо.(у вт<)рой

cxeìû сравнения, отди>(аюц< е<я Tc м, что, с целью повышения точности опреле ICHHH положения оси закрытого стык», в него введены генератор прямоугольных импульсов, распределитель импульсов, преооразователь напряжения в ток, сумматор, синхронный фильтр, два инвертора, вт)рой ключ и четыре дополнительны. ключа. причем выхо1 генератора прячоугольногo и;.пряжения полключен к входу распределителя импульсов, первый выход которогo связан с входом генератор» синусоида 1b»ol напряжения, четыре слелуlolllèx полклK)÷cны к управляющим в. одам синхронного фильтра, а шестой и седьчой выходы полсоелинены к управляк>щим вхолач первых двуx лополнительных ключей, выход гcнератора синусоилального напряжения чере( преобразователь напряжения в ток соедин l( с питающей обмоткой прео(бряз(>ватсля, из1540978

I7 мерительные обмотки которого соединены встречно и подключены через сумматор на вход синхронного фильтра, выход которого подключен к сигнальным входам первых двух дополнительных ключей, причем к пер- 5 вому непосредственно, а к второму — через первый инвертор, соединенные вместе выходы первого и второго дополнительных ключей соединены с сигнальными входами третьего и четвертого дополнительных О ключей, причем с выходом третьего — непосредственно, а второго — через второй инвертор, выходы первых двух дополнительных ключей подключены также к первому входу первой схемы сравнения, прямой выход которой подключен к управляющему входу 15 четвертого дополнительного ключа и к входу индикации знака блока цифрового отсчета, а инвертирующий выход — к управляющему входу третьего дополнительного ключа, второй вход первой схемы сравнения подключен к общему потенциалу схемы устройства, выходы третьего и четвертого дополнительных ключей объединены и подключены к второму входу второй схемы сравнения, выход которой соединен со сбросовым входом триггера, выход генератора такто- 25 вых импульсов через второй ключ под соединен к второму входу интегратора, преобразователь выполнен на Ш-образном сердечнике из магнитного материала с большой магнитной проницаемостью, на среднем стержне которого размещена питающая обмотка, а на двух крайних — измерительные обмотки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что синхронный фильтр содержит две схемы выборки и хранения, два интегратора и два ключа, причем первый вход первого интегратора является входом синхронного фильтра, выход второго интегратора подключен к второму входу первого интегратора и к объединенным информационным входам схем выборки и хранения, выходы которых соединены с,соответствующими сигнальными входами двух ключей, управляющие входы которых также, как управляющие входы схем выборки и хранения, являются управляющими входами синхронного фильтра, объединен ные выходы кл ючей соединены с первым входом второго и с третьим входом первого интеграторов, второй вход второго интегратора соединен с выходом первого интегратора, выходом синхронного фильтра служит выход первой схемы выборки и хранения.

1540978

1540978

1 ияпг1

1 инт2

Ьь f

Ьььг

"сЫ

ФыгФ

Фы,г.6

Рпг5

Составитель В. Грибова

Редактор Л Зайцева Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 250 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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