Фотоэлектрическое устройство для измерения размеров нагретых изделий

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения путем учета температурной поправки цифровым методом. Вибрационный сканатор через светофильтр сканирует контролируемое изделие, при этом сигнал с выхода фотоприемника 3 поступает на вход триггера Шмитта 8. Время-импульсный сигнал на выходе триггера Шмитта 8 содержит информацию о размере изделия при некоторой температуре, однако при остывании изделия возникает методическая погрешность измерения определяемая величиной температурной деформации. Генератор 9 сигналов специальной формы совместно с компаратором 10 выполняют функциональное преобразование значения напряжения, пропорционального температуре, в температурную поправку размера в время-импульсной форме. При равенстве мгновенных значений сигналов на входе компаратора 10 на выходе его появляется импульс, который запускает триггер 11, длительность импульса которого меньше длительности импульса триггера Шмитта 8 на величину температурной поправки. Таким образом, результат измерения с учетом температурной поправки представлен в время-импульсной форме, которая преобразуется довольно просто и с высокой точностью в цифровой код. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 С 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4278965 (24-28 (22) 06.07.87 (46) 15.08,90. Бюп. Р 30 (71) Волгоградский политехнический институт (72) А.Н.Шилин (53) 531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1288505, кл . G 01 В 21/06, 1985. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ НАГРЕТЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения = повышение точности измерения путем учета температурной поправки цифровым методом. Вибрационнйй сканатор через светофильтр сканирует контролируемое изделие, при этом сигнал с

:выхода фотоприемника 3 поступает на вход триггера Шмитта 8. Время-импульсный сигнал на выходе триггера

Шмитта 8 содержит информацию о разме-

2 ре изцелия при некоторой температуре, однако, при остывании иэделия возникает методическая погрешность измерения, определяемая величиной температурной деформации. Генератор

9 сигналов специальной формы совместно с компаратором 10 выполняют функциональное преобразование значения напряжения, пропорционального температуре, в температурную поправку размера в время-импульсной форме.

При равенстве игновенных значений сигчалов на входе компаратора 10 на выходе его появляется импульс, который запускает триггер 11, длительность импульса которого меньше длительности импульса триггера Шмитта

8 на величину температурной поправки,. Таким образом, результат измерения с учетом температурной поправки представлен в время-импульсной форме, которая преобразуется довольно просто и с высокой точностью в цифровой код. 2 ил.

3 1585675 4

Изобретение относится.к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения геометрических размеров нагретых изделий, и может быть использовано при контроле проката, 5 поковок обечаек.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем учета темпера-;: турной поправки цифровым методом.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — времяимпульсная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит вибратОр 1. (сканатор), совершающий колебания с .помощыд генератора 2, на свободном конце вибратора 1 закреплен фотоприемник 3. Амплитуда колебаний ограничена упорами 4, которые кроме стаби-;

20 лизации амплитуды позволяют получить линейный закон сканирования. Пе-, ред фотоприемником 3 установлен сос- . тавной светофильтр 5, состоящий из двух фильтров с различной полосой 25 пропускания и с линией раздела, перпендикулярной направлению сканирования. Составной светофильтр 5 устайовлен на вибраторе 1 с помощью оси, позволяющей светофильтру свободно перемещаться в направлении сканирования и в диапазоне, ограниченном упорами 6. Спектральные полосы пропускания светофильтра подобраны таким образом, чтобы при стабилизации амплитуды импульса напряжения.от светового потока, проходящего через один светофильтр, амплитуда импульса напряжения от светового потока, проходящего чеpcs второй светофильтр,не превышала ее.

К усилителю 7 фототока, соединенному с фотоприемником 3, подключен триггер 8. Шмитта, выход которого соединен с дифференцируюшей цепью

R1C1. Выход дифференцирующей цепи через диод Д1 соединен с входом генератора 9 периодических сигналов специальной формы, на вход которого поступает также сигнал, пропорцио-. нальный номинальному размеру изделия

D. Выход генератора 9 соединен с одним из .входов компаратора 10, а второй вход компаратора — с выходом усилителя 7 фототока. Выход компаратора

10 подключен к одному из входов триг- 55 гера 11, а второй вход триггера — к дифференцирующей цепи R101 через диод Д2, подключенный другой (противоположной диоду Д1) полярностью. Выход триггера 11 соединен с управляющим входом коммутатора 12, включенного между генератором 13 тактовых имгульсов и счетчиком 14 импульсов.

Стабилизация осуществляется с помощью блока АРУ, содержащего дифференциальный усилитель 15, пик-детектор

ДЗ, R2C2 и делитель Кз„„ . Дифференциальный усилитель 15 выполняет также функцию элемента сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Вибратор 1 с фотоприемником 3 сог вершает возвратно-поступательное движение по линейному закону $, преобразуя пространственное распределение освещенности в плоскости изображения объектива BG временное (диаг- рамма 16 на фиг. 2). При изменении направления движения за счет сил инерции составной светофильтр 5 поворачивается вокруг оси в диапазоне, ограниченном упорами 4. Таким образом происходит автоматическая смена светофильтров перед фотопримником 3, а следовательно, и спектральной полосы пропускания светового потока. Смена светофильтров происходит с некоторым запаздыванием, длительность которого зависит от величины свободного хода составного светофильтра. Сигнал с усилителя фототока Бф (диаграмма 17 на фиг. 2).имеет ступенчатую форму.

Светофильтры закреплены таким образом, чтобы -амплитуда первой половины импульса в заданном интервале температур быпа меньше амплитуды второй половины импульса. Импульсы напряжения с усилителя 7 фототока поступают на пик-детектор ДЗ, R2C2 с временем разряда, превышающим период развертки. С выхода пик-детектора ДЗ на один из входов дифференциального усилителя 15 поступает постоянное напряжение, равное максимальному напряжению импульса Цф. На второй вход дифференциального усилителя 15 поступает постоянное задающее напряжение с делителя К „, с которым сравнивается напряжение пик-детектора ДЗ.

При изменении температуры изделия изменяется амплитуда импульсов, поступающих на пик-детектор ДЗ, и отклонение амплитуды. от заданной усиливается дифференциальным усилителем

15, который, в свою очередь, изменяет напряжение питания и соответст5 158 венно чувствительность фотоприемника 3 так, чтобы максимальное значение импульса быпо постоянным. Амплитуда первой половины импульса определяется температурой изделия. Сигнал с усилителя 7 фототока поступает на вход триггера 8 Шмитта с порогом срабатывания U„, с выхода которого прямоугольные импульсы с постоянной амплитудой (диаграмма 18 на фиг. 2) и длительностью, определяемой положением границы иэделия относительно оптической оси, поступают на дифференциальную цепь R1C1 Положительный импульс U определяемый .положением переднего фронта {диаграмма 19 на фиг. 2), запускает генератор 9 сигналов специальной формы, задний фронт которых определяется аналитической зависимостью величины поправки от температуры и номинальным размером изделия. Сигнал с выхода генератора 9 сигналов совместно с сигналом с усилителя 7 фототока поступает на компаратор 10 (диаграмма

20 на фиг. 2). При равенстве входных напряжений на выходе компаратора возникает импульс, который переводит триггер 11 в состояние "1" (диаграмма 21 на фиг. 2), а возвращает триг11

r ep в исходное состояние 0 импульс с дифференцирующей цепи R1C1, определяемый задним фронт:ом импульса триггера 8 Шмитта. Таким образом, при уменьшении температуры изделия увеличивается уровень первой ступени импульса и уменьшается величина температурной поправки, а следовательно, увеличивается длительность импульса, пропорционального отклонению размера изделия, приведенного к нормальным температурным условиям.

Далее длительность импульса преобразуется в цифровой код. Коммутатор

12 на время длительности импульса подключает к счетчику 14 импульсов генератор 13 тактовых импульсов"(диаграмма 22 на фиг. 2). Результат из5675 6

5 !

2О

45 мерения со счетчика 14 импульсов мо жет быть непосредственно введен в

3ВМ.

При внедрении фотоэлектрического

L устройства для измерения линейных размеров нагретых иэделий повышается точность контроля обечаек в процессе калибровки, что исключает повторный цикл производства, который требует дополнительных трудовых и материальных затрат.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для

Ф измерения размеров нагретых изделий, содержащее оптически связанные вибрационный сканатор, выполненный в виде установленного с возможностью перемещения между упорами вибратора с закрепленным ча нем фотоприемником и генератора, и светофильтр, блок автоматической регулировки усиления, связанный с выходом фотоприемника, последовательно соединенные усилитель фотопотока, триггер Шмитта и дифференцирующую цепь и коммутатор, вход усилителя фотопотока связан с выходом фотоприемника, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными генератором сигналов специальной формы, компаратором и триггером, счетчиком импульсов и генератором тактовых импульсов, перый вход генератора сигналов специальной формы через диод соединен с дифференцирующей цепью, а второй вход является входом задания номинального размера иэделия, второй вход компа ратора соединен с выходом усилителя фотопотока, второй вход триггера через инвертирующий диод соединен с первым входом генератора сигналов ° специальной формы, первый вход ком мутатора соединен с выходом триггера второй вход — с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с входом счетчика импульсов.

1585675

Составитель 0. Н есова

Техред Л.Сердюкова Корректор M.Ïoæo

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 2321, Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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