Устройство для измерения геометрических параметров деформируемых изделий

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для организации высокопроизводительного автоматического контроля геометрии тонкостенных деформируемых изделий сложной формы, например оболочек, лопаток, лопастей. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается тем, что устройство для измерения геометрических параметров деформирующих изделий, содержащее основание, измерительные щупы, установленные на основании, три датчика перемещения основания, три счетчика и три запоминающих блока, каждый датчик последовательно соединен с соответствующими счетчиком и запоминающим блоком, управляющие входы запоминающих блоков соединены с измерительными щупами, последовательно соединенные вычислительный блок и индикатор, выходы запоминающих блоков соединены с входами вычислительного блока, дополнительно снабжено задающим блоком, усилителями и соленоидами по числу измерительных щупов. Разрешающие входы усилителей соединены с измерительными щупами, их управляющие входы - с выходами задающего блока, вход которого связан с регулирующим входом вычислительного блока, а выходы усилителей подключены к соленоидам, установленным в основании коаксиально измерительным щупам, а якорь щупа выполнен из ферромагнитного материала. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для организации высокопроизводительного автоматического контроля геометрии тонкостенных деформируемых изделий сложной формы, например оболочек, лопаток, лопастей.

Известны бесконтактные измерители геометрии изделий сложной формы, использующие метод светового сечения и оптоэлектронные датчики съема информации. Они не обеспечивают необходимой точности вследствие зависимости показаний от отражательной способности поверхности изделий.

Известны контактные измерительные системы, одно- и многоканальные. Такие системы не обеспечивают точности вследствие деформации тонкостенного контролируемого изделия под действием контактирующих с его поверхностью измерительных щупов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического измерения геометрических параметров крупногабаритных изделий, содержащее основание, измерительные щупы, установленные на основании, три датчика перемещения основания, три счетчика и три запоминающих блока, каждый датчик последовательно соединен с соответствующим счетчиком и запоминающим блоком, управляющие входы запоминающих блоков соединены с измерительными щупами, последовательно соединенные вычислительный блок и индикатор, выходы запоминающих блоков соединены с входами вычислительного блока.

Недостатком прототипа является низкая точность измерения геометрических параметров деформируемых крупногабаритных изделий сложной формы. Это вызвано тем, что измерительные щупы всегда прижаты к основанию, чтобы обеспечить надежное замыкание электрических контактов. При касании щупом поверхности изделия оно деформируется, причем не только под этим щупом, но и в других точках, где позднее коснутся изделия другие щупы. Чем больше щупов участвует в измерении (что обеспечивает увеличение производительности), тем больше упругая деформация тонкостенных изделий и меньше точность измерения. Так, для одного вида лопатки прогиб под действием точечной силы 50 г составил 3,7 мкм. В случае контроля 30 щупами деформация лопатки в точке, где коснулся последний щуп, составит 111 мкм, что значительно больше допустимой погрешности 10 мкм.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем значительного уменьшения давления на изделие теми щупами, которые уже коснулись изделия.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее основание, измерительные щупы, установленные на основании, три датчика перемещения основания, три счетчика и три запоминающих блока, каждый датчик последовательно соединен с соответствующими счетчиком и запоминающим блоком, управляющие входы запоминающих блоков соединены с измерительными щупами, последовательно соединенные вычислительный блок и индикатор, выходы запоминающих блоков соединены с входами вычислительного блока, дополнительно снабжено задающим блоком, усилителями и соленоидами по числу измерительных щупов, разрешающие входы усилителей соединены с измерительными щупами, их управляющие входы с выходами задающего блока, вход которого связан с регулирующим входом вычислительного блока, а выходы усилителей подключены к соленоидам, установленным в основании коаксиально измерительным щупам, а якорь щупа выполнен из ферромагнитного материала.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит основание 1, на котором установлены измерительные щупы 2, три датчика 3 перемещения основания, три счетчика 4, три запоминающих блока 5, вычислительный блок 6, индикатор 7, задающий блок 8, усилители 9, соленоиды 10.

Датчики 3 перемещения основания 1 крепятся к нему в точках А, В и С, не лежащих на одной линии. Количество усилителей 9 и соленоидов 10, а также управляющих входов запоминающих устройств 5 равно количеству N измерительных щупов 2.

Одноименные управляющие входы запоминающих блоков 5 соединены между собой и подключены к изолированным контактам 12 соответствующих измерительных щупов 2. Контакты 13 и один из выводов соленоидов 10 соединены с корпусом. Информационные входы запоминающих блоков 5 подключены к выходу соответствующего счетчика 4, вход которого соединен с соответствующим датчиком 3 перемещения основания. Выходы запоминающих блоков 5 соединены с входами вычислительного блока 6, информационный выход которого подключен к индикатору 7. Регулирующий выход вычислительного блока 6 подключен к входу задающего блока 8. Каждый из N выходов задающего блока 8 соединен с управляющим входом соответствующего усилителя 9. Разрешающие входы усилителей 9 соединены с изолированными контактами 12 соответствующих щупов. Выходы усилителей 9 соединены с вторым выводом соответствующих соленоидов 10. Якорь 11 измерительного щупа 2 выполнен из ферромагнитного материала. Контролируемое изделие 14 удерживается зажимом 15.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении основание 1 поднято, счетчики 4 и запоминающие блоки 5 обнулены, по соленоидам 10 идет ток удержания, якоря 11 притянуты к контактам 12 и 13 и замыкают их между собой. После включения привода (не показан) основание 1 начинает приближаться к контролируемому изделию. Импульсы с датчиков 3 накапливаются в счетчиках 4. Число в каждом из счетчиков определяется перемещением точек А, В и С основания. В момент касания i-м щупом 2 изделия 14 его контакты 12 и 13 разрываются, соответствующий i-й усилитель закрывается, соленоид обесточивается и этот щуп уже не давит на изделие 14 (остается только сила трения). Одновременно при разрыве контактов 12 и 13 в i-й ячейке памяти каждого из трех запоминающих блоков 5 запоминаются положения точек А, В и С основания. При дальнейшем перемещении основания последовательно в соответствии с формой изделия 14 его касаются остальные щупы, обесточиваются соответствующие соленоиды и в ячейках запоминающих блоков 5 записываются координаты точек А, В и С в моменты касания.

После касания всех щупов вычислительный блок 6 начинает потриадно анализировать данные из ячеек памяти запоминающих блоков 5, начиная с i 1, и определяет координаты точек поверхности изделия с учетом фактических перекосов плоскости основания 1 в процессе его перемещения. Результаты измерения выводятся на индикатор 7. Основание 1 возвращается в исходное положение.

Через соленоиды 10 по команде задающего блока пропускается ток прижима, больший тока удержания. Якоря 11 притягиваются, контакты 12 и 13 замыкаются, ток уменьшается до величины удержания. Устройство готово к следующему измерению.

Значение тока удержания вычислительным блоком 6 через регулирующий выход, связанный с задающим блоком 8, поддерживается минимальным, обеспечивающим надежное замыкание контактов 12 и 13. Это осуществляется путем анализа состояния входов запоминающих блоков 5 и выдачи регулирующего воздействия на задающий блок 8.

При практической реализации устройства количество датчиков 3 перемещения основания, счетчиков 4 и запоминающих блоков 5 может быть уменьшено с трех до двух или одного в зависимости от особенностей формы контролируемого изделия, точности привода основания и технологии контроля; соленоид может быть расположен относительно щупа иначе, чем показано на чертеже. Контроль изделия может осуществляться при помощи двух или более оснований, расположенных по разные стороны от изделия.

Технический эффект от использования предложенного устройства заключается в возможности существенно повысить точность измерения геометрических параметров деформируемых крупногабаритных изделий за счет уменьшения внешних сил, воздействующих на изделие в процессе измерения и деформирующих его.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее основание, измерительные щупы, установленные на основании, три датчика перемещения основания, три счетчика и три запоминающих блока, каждый датчик последовательно соединен с соответствующими счетчиком и запоминающим блоком, управляющие входы запоминающих блоков соединены с измерительными щупами, последовательно соединенные вычислительный блок и индикатор, выходы запоминающих блоков соединены с входами вычислительного блока, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено задающим блоком, усилителями и соленоидами по числу измерительных щупов, разрешающие входы усилителей соединены с измерительными щупами, их управляющие входы с выходами задающего блока, вход которого связан с регулирующим входом вычислительного блока, а выходы усилителей подключены к соленоидам, установленным в основании коаксиально измерительным щупам, а якорь щупа выполнен из ферромагнитного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1