Устройство для контроля окружного шага зубчатых колес

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит фотоприемники, кольцевой лазер и блок обработки информации. Применение двух фотоприемников позволяет повысить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)л С 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777232/28 (22) 30,10.89 (46) 23.06.92. Бюл. N 23 (71) Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники и МГТУ им, Н.З,Баумана (72) Е,В.Скрибанов, В.Н.Енин, В,Н.Курятов, И. Е Марков, Н. М,Чекалина, А.В.Мондровский и А,Ф,Корнейчук (53) 531,7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 418714, кл. G 01 В 11/24, 1974.

Скрибанов Е.В. Измерительная техни ка, 1987, N 10, с. 38, Из@бретение относится к измерительной технике, в частности к контрольно-измерительным устройствам для измерения параметров зубчатых колес.

Известно устройство для поэлементного контроля зубчатых колес, например, контроля разности соседних окружных. шагов, содержащее два экстремальных фотоэлектрических преобразователя, диафрагму с двумя щелями, имеющими определенное расстояние между собой, электронный блок, связанный через два информационных входа с соответствующими входами фотоэлектрических преобразователей, индикатор и контролируемое колесо. Экстремальные фотоэлектрические преобразователи, расстояние между которыми равно

L, настраивают на контроль выбранного параметра, При вращении колеса с преобразователя снимают два сигнала, интервал времени между которыми характеризует. погрешность колеса от неравномерности скорости его вращения, а с преобразователя с,, Ы),„, 1742619А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОКРУЖНОГО ШАГА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС . (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит фотоприемники, кольцевой лазер и блок обработки информации. Применение двух фотоприемников позволяет повысить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. двумя щелями снимают сигналы, интервал времени между которыми характеризует скорость вращения колеса в момент измерения его погрешности. Результат от деления характеризует измеряемую величину, Недостатками известного устройства являются следующие: устройство не дает информации о численном значении измеряемой величины, а выдает только относительную информацию. Из-эа погрешности профиля зуба и зависимых между собой линейных размеров двух щелей единого фотоприемника сигналы, получаемые фотоприемником, могут иметь различное время появления, что ведет к увеличению погрешноати измерения. Принцип коДирования получаемой информации в устройстве временной, поэтому он также ведет к появлению погрешности, Известно устройство для бесконтактного контроля зубчатых колес с применением кольцевого лазера, содержащее электропривод, контролируемое колесо, отметчик

1742619 одного оборота, кольцевой лазер, электромагнитную муфту, осветитель с проектирующей щелью; оптико-электронный преобразователь с приемной щелью, электронный блок обработки информации, свя. занный посредством трех информационных входов с соответствующими выходами кольцевого лазера, отметчика одного оборота и . оптико-электронного преобразователя, регистрирующее устройство. Контролируемое колесо, отметчик одного оборота, кольцевой лазер, муфта расположены жестко на одной оси с электроприводом. Контролируемое колесо вращают с постоянной угловой скоростью, заполняют интервал между двумя последовательными сигналами от оптикоэлектронного преобразователя импульсами кольцевого лазера и по этим результатам судят а фактических значениях параметров зубчатых колес:о значении номинального окружного шага; накопленной погрешности измерения колеса и т.д.

Недостатками известного устройства являются погрешность, обусловленная вре. менным кодированием информации, получаемой от профиля зуба контролируемого капе ., а именно крутизна переднего и заднега фронтов импульса, получаемого от оптико-электронного преобразователя, зависит оТ стабильности угловой скорости колеса, а также погрешность, обусловленная наличием приемной щели в оптикозпектроннам преобразователе, связанная с дифракцией световога сигнала на границе щели.

Целью изобретения является повышение точности измерения окружного шага зубчатых колес, Указанная цель достигается тем, что в устройстве, имеющем осветитель с проектирующей щелью, кольцевой лазер, отметчик одного оборота, оптико-электронный преобразователь, электронный блок обработки информации. содержащий три независимых информационных входа, связанных с выходами кольцевого лазера, отметчика одного оборота и оптико-электронного преобразователя, регистрирующее устройство, контролируемое зубчатое колесо. оптико-электронный преобразователь выполнен в виде двух идентичных фотоприемников, а электронный блок обработки информации имеет дополнительный вход, связанный с соответствующим выходом фотоприемника.

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — диаграмма работы устройства: на фиг.3 — схема обработки сигнала, отраженного от зуба колеса, фотоприемниками.

10 зубьев, первая логическая схема И 15, триг15 гер 16, счетчик 17 до двух, вторая логическая

Устройства для контроля окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес содержит (фиг.1) осветитель 1 с проектирующей щелью, идентичные фотоприемники 2 и 3, контролируемое зубчатое. колесо 4, кольцевой лазер 5, отметчик 6 одного оборота, электронный блок 7 обработки информации, регистрирующее устройство 8.

В состав электронного блока 7 абрабат ки информации входят усилите .и-формирователи 9 и 10 импульсов, кампаратор 11, первый 12, второй 13 и третий 14 счетчики схема И 18, первый 19 (дпя члспа зубьев колеса на один больше) л второй 20 (за один полный оборот Отмет плка) регистры импульсов от кольцевого лазера, схема 21 сравнения, делитель 22 на число зубьев колеса, третий регистр 23 эталонного числа импульсов, логический блок 24, первое оперативное запоминающее устройство 25, Второе оперативное запоминающее устройство 26, логичес: àÿ схема НЕ 27, вычитающий блок 28, регистр. 29 констант, умнажитель 30, Устройство работает следующим образом.

При вращении с постоянной угловой скоростью кольцевого лазера, контра,»руемаго зубчатага колеса и отметчика одного оборота, расположенных жестка на одной аси. праектирующая щель Освегитепя 1 формирует на поверхности зуав световой штрих шириной Н, который, отражаясь от зуба, попадает на независимые фатоприемнлки 2 и

3, занимая в динамике на их поверхности последовательные положения 0-6 (фиг,З).

Сигналы, принятые фотоприемниками, паступа ат на третий и четвертый информационные входь1 электронного блока 7 обработки информации (фиг.1). На второй информационный вход блока 7 поступают импульсы ат кольцевого лазера 5, а на псрвый вход -- сигналы От отметчика 6 одного оборота. Информация, полученная в цифровом виде электронным блоком 7, обрабатывается в нем и поступает на вход регистрируюшега устройства 8, Обработка сигналов в электронном блоке 7 обработки информации происходит следующием путем, Третий и четвертый информационные входы электроннога блока связаны с входами идентичных усилителей-формиравателел 9 и 10, На эти входы поступа от сигналы с фотоприемников, С Выходов усилителейфармироватепей 9 и 10 импульсы, характеризующие появление зуба колеса, попадают на первый и ВТОрОи Входы кампа1742619

6 ратора 11, на выходе которого имеем после- ходом регистра 19. Выход делителя 22 паддовательность импульсов, указывающую на . кл)ачен к входу регистра 23 эталонного чисопределенную точку профиля зубча колеса ла импульсов, куда записывается

1,, (фиг,2), Эти импульсы поступают на количество импульсон от кольцевого лазера входы первого 12 и второго 13 счетчиков 5 в промежутке между зубьями колеса — M» зубьев колеса и на вход третьего счетчика (фиг.2), Выход регистра 19 (фиг,1) подключен

14 числа зубьев колеса (введение счетчика к первому входу схемы 21 сравнения. В па14 обусловлено необходимостью получения следней происходит сравнение числа иминформации за полный оборот контролиру- пульсов от кольцевого лазера, занесенных в емого зубчатого колеса). Второй информа- 10 регистры 19 и 20, При несовпадении содерционный вход электронного блока связан с .жимого этих регистров в схеме сравнения вторыми входами первой 15 и второй 18 (например, при пропадании импульса хотя логлческих схем И, на которые поступают. бы от одногб зуба колеса) дальнейшая обрасигналы от кольцевого лазера 5. Первый ин- ботка информации прекращается. При сов.формационный вход электронного блока 15 падении величин числа импульсов сигнал со связан с входом счетчика 17 до двух и нто- схемы сравнения поступает на второй вход рым входом триггера 16, На счетчик до двух триггера 16, который при получении этого

J итрлггерпоступаютсигналыототметчика6 сигнала возвращается в исходное состояодного оборота, Инверсный выход триггера- ние, далее этот же сигнал со схемы сранне16 соединен с входом логического блока 24 20 ния подается как команда считывания и своим сигналом подготавливает его к ра-. информацли на вход считывания первого боте, инверсный выход триггера выдает сиг- оператиннаго запоминающего устройства нал и на третий вход первой логической 25, на второй вход вычитающего блока 28, схемы И 15. Логический блок после запуска на вход логической схемы HE 27, которая триггером выдает команду н первое опера- 25 выдает команду на запись но второе оперативное запоминающее устройство 25 на за- тинное запоминающее устройство 26. пись получаемой им информации. Выход Сигнал со схемы сравнения подается и третьего счетчика 14 числа зубьев колеса . на второй вход второго счетчика 13 зубьев, подключен к первому входу первой логиче - который своим выходом подключен к адресской схемы И 15. Информация с выхода этой 30 ной шине второго оперативного запоминалогической схемы поступает на шину дан- ющего устройства 26. После поступления ных первого оперативного запоминающего команды на считывание на пЬрвое операустройства 25. На адресную шину первого . тинное запоминающее устройство со схемы оперативного запоминающего устройства сравнения с его выхода на первый вход выпоступают сигналы от первого счетчика 12 35 читающего блока 28 поступает содержимое зубьев, но только в том случае, если третий ячеек памяти и в блоке 28 происходит вычи1 счетчик числа зубьев выдает разрешение на тание из содержимого ячеек эталонного чиснторойвходсчетчика12(т.е„когдаполучена. ла импульсов N», которое вводится с информация ат всех зубьев колеса), Таким выхода регистра 23 эталонного числа имобразом происходит запись информации н 40 пульсов на третий вход блока 28. На выходе первое оперативное запоминающее устрой- вычитающего блока имеем: ство, в каждой ячейке памяти которого xpa- N1-2 Н»= Л N) 2; нится число импульсов от кольцевого М-3-NýT= Л Иг-3 . лазера в промежутке между соседними Nz<-Nз =ЛИз-4, зубьями колеса — N>-2, Nz-з, йз-<... и т.д. Сиг- 45 налы от первой логической схемы И 15 no- Nn-(è+i}-К»= Лйп-(n+>}, ступают и на вход первого регистра 19 Информация с выхода вычитающего импульсов, где происходит записьчисла им- блока,28 поступает на шинуданных второго пульсов от кольцевого лазера за полный оперативного запомийающего устройства оборот контролируемого колеса. Выход 50 26, где происходит запись этой информасчетчика 17 до двух подключен к первому ции, после окончания записи во второе опевходу второй логической схемы И 18, а к ративное. запоминающее устройство нторому входу этой схемы подключен выход логический блок 24 со второго выхода выдакольцевого лазера. ет команду на считывание содержимого и

Импульсы с выхода второй логической 55 запускает в работу регистр 29 констант, в схемы И 18 подаются на вход второго реги- который предварительно заносятся Z-число стра 20 импульсов. Выход регистра 20 сое- зубьев колеса, m — модуль колеса, 1296 10 динен с входом делителя 22 на число зубьев угловых секунд =360, С выхода регистра колеса и вторым входом схемы 21 сравне- констант информация поступает на первый ния, Первый вход последней соединен с ны1742619

30

50 вход умножителя 30, а на второй — с выхода второго ог еративного запоминающего устройства. На выходе умножителя 30 имеем; Atn-(и+1) A Х Вйп-(п41), где A t — погрешность окружного шага; л Z m.1О

1295 10з

A йп-(и+)) — число импульсов, характеризующее погрешность окружного шага.

Информация с выхода умножителя поступает. на регистрирующий блок 8.

Использование предлагаемого устройства для контроля окружного шага зубчатых колес обеспечит по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества. За счет применения приемника оптического изображения, выполненного в виде двух независимых . фотоприемников, фиксация углового положения профиля зуба осуществляется посредством геометрического кодирования информации, что обеспечивает более высокую точность измерения, Б примере конкретного выполнения на фиг,З рассмотрен случай, когда ширина светочувс-.вительных поверхностей фотоприемник)в в сумме с расстоянием между этими светочувствительными поверхностя. ми равна ширине отраженного от зуба светового штриха, однако для работоспособности устройства зто условие не является необходимым.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля окружного шага зубчатых колес, содержащее осветитель с проектирующей щелью, отметчик одного оборота и кольцевой лазер, механически связанные с контролируемым колесом, оптико-электронный преобразователь и электронный блок обработки информации, входы которого подключены к выходам отметчика одного оборота, кольцевого лазера и оптико-электронного преобразователя, регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оптико-электронный преобразователь выполнен в виде двух идентичных фотоприемников, выходы которых являЮтся первым и вторым выходом оптико-электронного преобразователя, а электронный блок обработки информации выполнен с четвертым входом, подключеннь;м к второму выходу оптико-электронного преобразователя.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что электронный блок обработки информации выполнен в виде двух усилителей-формирователей, входы которых являются третьим и четвертым входами электронного блока соответственно, последовательно соединенных компаратора, перваго счетчика зубьев, первого оперативного запоминающегО устройства, вычитающего блока, второго оперативного запоминающего устройства, умножителя,и регистрирующего блока, последовательно соединенных первой логической схемы И, первый вход которой является вторым входом электронного блока, nepeoro регистра импульсов, схемы сравнения, выход которой подключен к второму входу первого оперативного запоминающего устройства и второму входу вычитающего блока, и логической схемы НЕ, выход которой подключен к второму входу второго оперативного запоминающего устройства, последовательно соединенных счетчика до двух, вход которого является первым входом электронного блока, второй логической схемы И, второй вход которой объединен с вторым входом электронного блока, второго регистра импульсов, выход которого подключен к второму входу схемы сравнения, делителя на число зубьев и третьего регистра, выход которого подключен к третьему входу вычитающего блока, второго счетчика зубьев, входы которого подключены к выходам компаратора и схемы сравнения, а выход подключен к третьему входу второго оперативного запоминающего устройства, третьего счетчика зубьев, включенйого между выходс/м компаратора и вторым входом первой логической схемы И, и последовательно соединенных триггера, входы которого подключены к первому входу электронного блока и выходу схемы сравнения, а выход подключен к третьему входу первого оперативного запоминающего устройства и регистра кОнстант, выход которого подключен к второму входу умножителя, а четвертые входы первого и второго оперативных запоминающих устройств подключены к выходу первой логической схемы И и первому выходу логического блока соответственно.

1742619

1742619

Составитель И,Марков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор И,Горная

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

Заказ 2276 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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