Устройство для измерения положения и контроля правильности геометрических форм длинномерных многогранных объектов

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет одновременного по всем координатам контроля параметров объекта в плоской симметричной трехкоординатной системе при однократном позиционировании. Излучение лазера 1, отразившись от блока 2 сканирования, попадает в объектив 3, преобразующий угловую развертку в линейную. Отразившись от зеркал 4 и 5 поток излучения разделяется на два потока. Сформированная таким образом система трех потоков (прямого от объектива 3 и двух отраженных), развернутых в одной плоскости друг относительно друга на угол β = 120°, соответствует системе трех координат. Объект, помещенный в зону пересечения потоков, достаточно позиционировать один раз, например, для шестигранного объекта 26 - путем обеспечения параллельности его противоположных граней оси одного из потоков. В этом случае по импульсам засветки и теневым импульсам одновременно в каждом потоке определяются положение и двойная апофема объекта 26 по соответствующей координате, а контроль правильности его геометрических форм осуществляется путем сравнения результатов измерений по каждой из координат. Соответствующая обработка информационных импульсов осуществляется блоком 11 временной селекции и шестью измерительными каналами 19 1, ..., 19 6. Таким образом, контроль осуществляется одновременно по трем координатам при однократном предварительном позиционировании, чем и достигается повышение производительности контроля. 3 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЮИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4424678/24-28 (22) 13.05.88 (46) 15.08.90. Бюл. P.- 30 (71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина (72) Б.А.Староверов, Е.А.Пустовойт и Е.В.Иванов (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1441200, кл. G 01 В 21/00, 198? .

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕ

НИЯ И КОНТРОЛЯ ПРАВИЛЬНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ФОРМ ЛЛИННОМЕРНИХ МНОГОГРАННЫХ

ОБЪЕКТОВ (57} Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повьппение производительности контроля за счет одновременного по всем координатам конт1585678 роля параметров объекта в, плоской симметричной трехкоординатной системе при однократном позиционировании.

Излучение лазера 1, отразившись от блока 2 сканирования, попадает в объектив 3, преобразующий угловую развертку в линейнутд. Отразившись от зеркал 4 и 5 поток излучения разделяется на два потока. Сформированная таким образом система трех потоков (прямого от объектива 3 и двух отраженных), развернутых в одной плоскости друг относительно друга на угол p = 120, соответствует систе- 15 ме трех координат Объект, помещенный в зону пересечения потоков, достаточно позиционировать один раз, например, для шестигранного объекта 26 путем обеспечения параллельности его

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в производстве многожильных жестких световодбв"и других длинномерных изделий, поперечное сечение которых имеет форму пра30 вильных шестиугольника или треугольника.

Цель изобретения — повышение производительности контроля за счет одновременного по всем координатам конт. роля параметров объекта в плоской симметричной трехкоординатной системе при однократном позиционировании.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные . диаграммы информационных импульсов; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит лазер 1 расположенные по ходу его излучения блок

2 сканирования, выполненный в виде многогранного зеркала, установлен,ного с возможностью вращения с заданной частотой, объектив 3, два зерка" ла 4 и 5, установленным под углом

= 60 каждое к оптической оси объектива 3 симметрично относительно нее, установленные по ходу потоков излучения, отраженных зеркалами 4 и

5, фокусирующие линзы б и 7 и фотоприемники 8 и 9, усилитель 10, вход которого соединен с выходами фотоприемников 8 и 9, блок 11 временной селекции, состоящий из инвертора 12, противоположных граней оси одного из потоков. В этом случае по импульсам засветки и теневым импульсам одновременно в каждом потоке определяются положение и двойная апофема объекта 26 по соответствующей координате, а контроль правильности его геометрических форм осуществляется путем сравнения результатов измерений по каждой из координат. Соответствующая обработка информационных импульсов. осуществляется блоком 11 временной селекции и.шестью измерительными каналами 19,, — 19 . - Таким образом, контроль осуществляется одновременно по трем координатам при однократном предварительном позиционировании, чем и достигается повышение производительности контроля. 3 ил. одновибратора 13, четырех D-триггеров

14-17 и шести трехвходовых элементов

И 18, — 1-8, при этом вход инвертора

12, вход одновибратора 13, счетный . вход третьего D-триггера 16 и третьи входы пятого и шестого элементов И

18 и 186 соединены с выходом усилителя 10, R-вход каждого из D-триггеров 14-17 соединены с выходом одновибратора 13, счетный вход первого

D-триггера 14 соединен с выходом инвертора 12, счетный вход второго Dтриггера 15 и второй вход шестого элемента И 18< соединены с прямым выходом первого D-триггера 14, счетный вход четвертого D-триггера 17 и вторые входы первого, третьего и четвертого элементов И 18,, 18 и 18 соединены с прямым выходом третьего

D-тРиггера,16, первый, второй и тре тий входы пятого элемента И 18г объединены и соединены с прямым выходом чет" вертого D-триггера 17,первые входы первого и второго элементов И 18, и 18 соединены с прямым выходом второго

D-триггера 15, первые входы третьего, четвертого и шестого элементов И 18»

18 и 18 соединены с инверсным выходом второго D-триггера 15, третьи входы первого, второго и третьего элементов И 18,, 18 и 18 з соединены с выходом инвертора 12, второй вход второго элемента И 18 соединен с ин2 версным выходом третьего D-триггера

18ь,.а инверсный выход каждого из

5 158

D-триггеров 14-17 соединен с его Dвходом, шесть измерительных каналов

19, — 19, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных элемента 20. заполнения, счетчика 21

1 и буферного регистра 22, генератор !

23 тактовой частоты, выход которого соединен с первыми входами элементов

20, — 20 заполнения всех шести измерительных каналов 19 — 19, вторые

1 входы которых соединены соответственно с выходами шести элементов И 18

18, и последовательно соединенные первый и второй элементы 24 и 25 задержки, при этом вход первого элемента 24 задержки соединен с выходом усилителя 10, счетные входы буферных регистров 22, — 22 всех шести иэмерительньи каналов 19, — 19 < объединены и соединены с выходом первого элемента 24 задержки, а Е-входы счетчиков 21, — 21, всех шести измерительных каналов 19 „— 19 < объединены и соединены с выходом второго элемента

25 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 попадает на многогранное вращающееся зеркало блока 2 сканирования, отражается от его граней, претерпевая угловую развертку, и попадает в объектив 3, который создает изображение точечного источника (лазера 1) в зоне измерения и осуществляет преобразование развертки из угловой в линейную. Поток излучения, выходящий из объектива 3, отражаясь от зеркал 4 и 5, претерпевает отражение, разделяясь на два потока, .развернутых друг относительно друга на угол 120 . Объект 26 помещает в зоне пересечения потоков излучения (прямого — от объектива 3 и отраженных †от зеркал 4 и 5) таким образом, что его продольная ось перпендикулярна осям всех трех потоков, и позиционируют, например, таким образом, чтобы противоположные грани объекта 26 (допустим, что объект

26, например, представляет собой шестигранник) были параллельны оси потока излучейия.

Таким образом, формируется система из трех потоков излучения, развернутых в одной плоскости друг относительно друга на угол p = 120, в которой обеспечивается измерение параметров объекта 26 (в данном слу5678 б чае двойнь.х апофем шестиугольника поперечного сечения) в трех координйтах Х, Y и Z, соответствующих теневым импульсам от объекта-26 и импульсам засветки в прямом потоке и потоках, отраженных от зеркал 4 и 5. Разделенный зеркалами 4 и 5 поток излучения попадает на фокусирующие линзы 6 и

7, которые собирают его на фотоприемники 8 и 9, вырабатывающие информационные сигналы, поступающие на вход усилителя 10.

Информационные сигналы с выхода усилителя 10 представляют собой импульс засветки и теневые импульсы (фиг. 2). В отсутствие объекта 26 сигнал представляет собой импульс засветки (фиг. 2а), длительность ко20 торого ь равна времени сканирования. В случае наличия объекта 26 в зоне сканирования на импульсе засветки появляются теневые импульсы (фиг. 2б), длительность которых (О, определяется частотой враЛ б) щения многогранного зеркала блока 2 сканирования, фокусным расстоянием объектива 3 и равна времени прохождения лазерного луча через объект

26, т.е, пропорциональна размеру объекта 26. Время < (фиг. 2б) между чачальным фронтом светового импульса и начальным фронтом первого теневого импульса несет информацию о положении объекта по координате 7, так -как эта часть информационного импульса получается от пересечения объекта 26 отраженным от зеркала 4 световым потоком, соответственно те40 невой импульс длительностью неI сет информацию о двойной апофеме объекта 26 по координате Y. Время (фиг. 2б) между последним фронтом светового импульса и вторым фронтом третьего теневого импульса несет информацию о положении объекта 26 по координате Z, так как эта часть информационного импульса получается от пересечения объекта 26 световым потоком, отраженным зеркалом 5, соответственно теневой импульс длительностью несет информацию о двойной апо3 феме объекта 26 по координате Z. Теневой импульс длительностью несет информацию о двойной апофеме по коор55 динате Х, импульс - о положении л объекта 26 по координате Х, получаемуЮ от пересечения с ним прямого светового потока °

1585678

Единственным ограничением в работе устройства является невозможность измерения параметров объекта, когда он находится в точке а стыка зеркал

4 и 5 (фиг. 1). В этом случае измере5 няе происходит только по одной координате Х, и блок 11 временной селекции выдает ложную информациюУсиленные информационные сигналы

Ф

1 с усилителя 1Î (фиг. За) поступают на блок 11 временной селекции, выделяющий импульсы, несущие информацию о координатах Х, У и Е (фиг. Зм,-Зо и Зр) и диаметре по координатам Х, » и Z (фиг, Зн, Зп, Зс). На выходе инвертора !2 сигнал имеет вид, покаsB HHbN HB фиг . 3 б, »»В. прямьгх Bb& 0

О-триггеров 14-1! 7 формируются сигналы, изобра>.;.енные соответственно на фиг. 3е, Зк, Зг, Зз, а на обратном выходе D-триггеров !4 - !7 - сигналы, показанные соответственно на фиг. Зж, л, Зд, Зи. Сигнал,с одновибратора

13 (фиг, Зв), длительность которого больше длительности импульса засветки, используется для обнуления Dтриггеров 1А-17.

Сигналы с блока 11 временной селек-= ции поступают в соответствующие измерительные каналы 19 1 — !9 r смещения по Х (19 ) смещения по » (19 ) смещения по Е (19„), пвойной апофемы по координате Х (19-), двойной апофемы по координате 7 (!91) двойной апофемы по координате Z (!9 ) на

3 вход элемента 20. заполнения, где происходят заполнение импульсами генератора 23 тактовой частоты (фиг.3»).

Счетчик ?1, подсчитывает число имЩ пульсов, пропорциональное язь»еряемьм параметрам объекта 26. Выходной сигнал счетчика 21. в параллельном лоде

» поступает на информационные входы буферного регистра 22!. Запись информации в буферный регистр 22 ocy t ществляется по переднему фронту импульса, формируемого первым элементом 2А задержки (фиг. Зу), а сброс счетчика 2.1. происходчт посг»е за50 писи информации в буфер ньгй р ег истр

22. коротким импульсом, фор»я»руемым

1 вторым элементом 2э задержки (фиг.ЗФ), Длительность импульса, формируемого первым элементом 2ч задержки (фиг.Зу)

55 должна бить больше длительности импульса, формируемого одновибратором

-13 (фиг. Зв), обнуляюшим D-триггеры

14-17.

Выходная информация с буферного регистра 22 может подаваться на внешние, по отношению к рассматривае-, мому, устройства индикации, управления положением измеряемого объекта, на »ц»фроа»»алоговый преобразователь и т.д.

Таким образом, устройство обеспечивает измерение положения объекта в трехкоординатной симметричной плоской системе (по осям Х, 7, Z) и осуществление контроля правильности reo1 метрических форм длинномерных шестигранников и трехгранников сразу по трем координатам Х, Y. Z в указанной системе по критерию равенства параметров измерений по координатам Х, 7, Z, чем обеспечивается повышенная производительность контроля °

Формула изобретения

Устройство для измерения положения и контроля правильности геометрических форм длинномерньгх многогранных объектов.„ содержащее оптически связанные лазер, блок сканирования, оптический блок с объективом, фотоприемник, блок временной селекции, содержащий инвертор, одновябратор, четыре Б-триггера, включенные по схеме деления на два, и четыре трехвходовых элемента И, при этом вход инвертора, вход одновибратора и счетный вход третьего D-триггера соединены с выходам фотоприемника, R-вход каждого из D-триггеров соединен с выходом одновибратора, счетный вход первого D-триггера соединен с выходом инвертора, счетный вход второго

D-триггера соединен с прям»м выходом первого D-триггера, счетный вход четвертого 0-триггера соединен с пря- . мым выходом третьего Э-триггера, че,тыре идентичных измерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенньгх элемента заполнения, счетчика и буферного регистра, генератор тактовой частоты я два последовательно соединенных элемента задержки, вход первого из которых соединен с выходом фотоприемника, а выход соединен сс счетными входамя буферньгх регистров четырех измерительных каналов, выход второго элемента задержки соединен r Rвходам»» счетчиков четырех измерительных каналов, отличающее

9 15856 7 с я тем, что, с целью повышения производительности контроля за счет одновременного по всем координатам контроля параметроы объекта в плоской симметричной трехкоординатной системе при однократном позиционировании, оно снабжено вторым фотоприемником, выход которого объединен с выходом первого фотоприемника, пятым и шестым измерительным| каналами, идентичными первым четырем, первые входы элементов заполнения всех измерительных каналов соединены с выходом генератора тактовой частоты, блок времени селекции содержит дополнительно два трехвходовых элемента И, выходы всех шести элементов И соединены соответственно с вторыми входами элементов заполнения всех изме- 20 рительных каналов, первые входы первого и второго элементов И соединены с прямым выходом второго D-триггера, а первые входы третьего, четвертого и шестого элементов И вЂ” era инверс- 25 ным выходом, вторые входы первого, 8

1О третьего и четвертого элементов И соединены с прямым выходом третьего.

D-триггера, а второй вход второго элемента И вЂ” с его инверсным выходом, третьи входы первого, второго и третьего элементов И соединены с выходом инверторов, третьи входы четвертого и шестого элементов И соединены с выходом фотоприемника, второй вход шестого элемента И соединен с прямым выходом первого D-триггера, три входа пятого элемента И объединены и соединены с прямым выходом четвертого D-триггера, оптический блок снабжен двумя зеркалами, установленными по ходу излучения под углом

Ы "- 60 каждое к оптической оси объектива блока симметрично относи-тельно нее, и двумя фокусирукяцими линзами, установленными соответственно по ходу потоков излучения, отраженных зеркалами и оптически сопряженными с соответствующими фотоприемниками.

1585678

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 2321 Тираж 485 Подписное

BHHKIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Ю б

Составитель О. Смирнов

Техред Л.Сердюкова . Корректор С.Шекмар