Способ сигнализации о расположении прибора контроля относительно контролируемого объекта и устройство для его осуществления

 

Группа изобретений относится к области автоматики и может быть использована в устройствах для технологического контроля и обработки изделий, поскольку обеспечивает оптимальное расположение инструмента относительно изделия. Цель группы изобретений - повышение качества и достоверности установки прибора контроля, расширение функциональных возможностей. Генератор импульсов ультразвуковых сигналов поочередно вырабатывает посылки сигналов на датчике и формирователе сигналов схемы выборки - хранения. Время между излученными и принимаемыми импульсами, которое определяется пройденным расстоянием, преобразуется в амплитуду напряжения, которое поступает на сумматор и элементы сравнения, с выходов которых сигналы поступают в блок управления приводами. При равенстве сигнала, пропорционального сумме сигналов от всех точек контроля, наперед эаданной величине формируют сигнал о выполнении ориентации 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретения относится к области автоматики и может быть использована в устройствах для технологического контроля и обработки изделий, поскольку обеспечивает оптимальное расположение инструмента относительно изделия.

Известны способ и устройство для дистанционного измерения расстояния, по которому измеритель ориентируют в направлении между измеряемыми точками, для чего использует телевизионный датчик, выход которого подключен ко входу блока вычисления разности координат, выходной измеритель и блок поворота растра, вход которого подключен к одному из выходов блока вычисление разности координат, а выход к телевизионному датчику, выходной измеритель подключен ко второму выходу блока вычисления разности координат (см. а.с. СССР N 1026011, кл. G 01 B 21/00, 1979 г.) [1] Известен способ определения расстояния до объекта по спектральной характеристике изображения, формируемого телевизионной передающей камерой (см. а.с. СССР N 1137688, кл. G 01 P 3/68, 1976 г.) [2] В устройстве, реализующем данный способ, плоскость фотоэлектрического преобразователя наклонена к фокальной плоскости объектива (см. там же).

Недостатком вышеуказанных технических решений является то, что они имеют ограниченные функциональные возможности, т.е. решают задачу сигнализации об оптимальном расположении инструмента относительно изделия только частично.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является способ сигнализации о расположении прибора контроля относительно контролируемого объекта, по которому измеряют расстояние от прибора контроля до контролируемого объекта в четырех точках, расположенных симметрично по окружности относительно прибора контроля, попарно сравнивают сигналы от диаметрально противоположных точек и по сигналам рассогласования формируют сигналы управления расположением прибора, а устройство, реализующее этот способ, содержит четыре преобразователя положения прибора контроля, выполненных в виде контрастно-окрашенных треугольников, размещенных равномерно по окружности в поле сканирования электронного луча, и элементы разделения сигналов по каналам, выходы которых подключены к блоку сравнения (см. авт.свид. СССР N 354608, кл. Н О4 7/02 от 24.11.89 г.) [3] Недостатком этого технического решения является невозможность точного позиционирования прибора контроля, т. к. не обеспечивается определение расстояния от прибора контроля до объекта, т.е. дистанционирование прибора контроля, что не обеспечивает точность установки контролирующего (или технологического) прибора.

Задачей группы изобретений является расширение функциональных возможностей способа и устройства за счет обеспечения точности позиционирования контролирующего прибора, при этом повышается качество и достоверность установки устройства, например, пьезопреобразователя ультразвукового контроля металла корпусов энергетического оборудования.

Для решения этой задачи в способе сигнализации о расположении прибора контроля относительно контролируемого объекта, по которому измеряет расстояние от прибора контроля до контролируемого объекта в четырех точках, расположенных симметрично по окружности относительно прибора контроля, попарно сравнивают сигналы от диаметрально противоположных точек, по сигналам рассогласования формирует сигналы управления расположением прибора, формируют сигнал, пропорциональный сумме сигналов от всех точек контроля, делят полученный сигнал на четыре и при равенстве результата деления опорной величине, формирует сигнал о выполнении ориентации.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для сигнализации о расположении прибора контроля относительно контролируемого объекта, содержащее четыре датчика положения прибора контроля, размещенных равномерно по окружности, выходы которых подключены попарно к входам двух элементов сравнения, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приводов ориентации прибора контроля, введены генератор импульсов ультразвуковых сигналов, сумматор, делитель напряжения, третий элемент сравнения, сигнальный элемент и узел формирования опорного напряжения, причем выходы генератора импульсов ультразвуковых сигналов подключены соответственно к входам датчиков положения прибора контроля, выходы которых подключены также ко входам сумматора, выход которого через делитель напряжения подключен к одному входу третьего элемента сравнения, другой вход которого соединен с узлом формирования опорного напряжения, а выход третьего элемента сравнения подключен к сигнальному элементу и к третьему входу блока управления приводов. Каждый датчик положения прибора контроля содержит эхо-импульсный преобразователь, выход которого подключен к сигнальному входу преобразователя интервалов времени-напряжение, вход возбуждения эхо-импульсного преобразователя объединен с запускающими входами преобразователей интервалов времени-напряжение и формирователя задержанных импульсов и является входом датчика положения прибора контроля, выход преобразователя интервалов времени-напряжение подключен к сигнальному входу элемента выборки-хранения, выход формирователя задержанных импульсов к стробирующему входу элемента выборки-хранения, выход которого является выходом датчика положения.

Сущность предложения схематично поясняется чертежами. На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 расположение четырех эхо-импульсных преобразователей, входящих в состав датчиков положения; на фиг.3 временные диаграммы работы предлагаемого устройства при реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит датчики А,Б,В,Г положения с эхо-импульсными преобразователями 1,2,3,4, расположенными на приборе 5 контроля, генератор 6 импульсов, трехкоординатный привод 7, преобразователи 8,9,10,11 интервалов времени в напряжении, формирователи 12,13,14,15 задержанных импульсов, элементы 16,17,18,19 выборки хранения, узел 20 формирования опорного напряжения, первый 21 элемент сравнения, сумматор 22, второй 23 элемент сравнения, сигнальный элемент 24, третий 25 элемент сравнения, делитель 26 напряжения и блок 27 управления приводов.

Каждый датчик А,Б,В,Г положения содержит эхо-импульсный преобразователь (1-4), преобразователь интервалов времени-напряжение (8-11), формирователь (12-15) задержанных импульсов и элемент (16-19) выборки-хранения. Выход эхо-импульсного преобразователя подключен к сигнальному входу преобразователя интервалов времени-напряжение (8-11), вход возбуждения эхо-импульсного преобразователя объединен с запускающими входами преобразователя интервалов времени-напряжение (8-11) и формирователя (12-15) задержанных импульсов и подключен к выходу генератора 6 импульсов, выход преобразователя (8-11) интервалов времени-напряжение подключен к сигнальному входу элемента (16-19) выборки-хранения, выход формирователя (12-15) задержанных импульсов к стробирующему входу элемента (16-19) выборки-хранения, выход которого является выходом датчиков А,Б,В,Г положения.

На диаграммах приняты следующие обозначения: а импульсы на входе преобразователя 9, где первый импульс есть запускающий импульс с генератора 6, второй отраженный от поверхности и принятый соответствующим эхо-импульсным преобразователем 1; б, в, г то же для преобразователя 8,9,10 соответственно; Иа, Иб,Ив,Иг импульсы с формирователем (12-15) задержанных импульсов соответственно: Uа, Uб, Uв, Uг напряжения на выходах датчиков положения А,Б,В,Г соответственно.

Устройство реализует предлагаемый способ следующим образом.

Генератор 6 импульсов ультразвуковых сигналов периодически вырабатывает посылки электрических сигналов на эхо-импульсные преобразователи 1,2,3,4 и формирователи 12,13,14,15 сигналов записи в элементы 16,17,18,19 выборки хранениям. Эхо-импульсные преобразователи 1-4 испускают посылки импульсов ультразвуковых колебаний, принимают отраженные от поверхности сигналы и преобразовывают их в электрические импульсы. Время между испускаемым и принимаемым импульсами определяется пройденным звуком расстоянием (от эхо-импульсного преобразователя до поверхности и от поверхности до эхо-импульсного преобразователя, т. е. по нему измеряют расстояние от прибора контроля до контролируемого объекта в четырех точках, расположенных симметрично по окружности относительно прибора контроля. Преобразователи 8,9,10,11, преобразовывают эти времена в амплитуды напряжения, которые по импульсам с формирователей (12-15) задержанных импульсов запоминаются в элементах (16-19) выборки-хранения, выходные сигналы с которых сохраняются в промежутках между измерениями и являются выходными сигналами датчиков положения, которые поступают на сумматор 22 и элементы 21, 23 сравнения, которые попарно сравнивают сигналы от диаметрально расположенных точек. Формирователи (12-15) задержанных импульсов обеспечивают формирование импульсов записи выходных сигналов преобразователей ( 8-11) в элементы (16-19) выборки хранения уже после поступления последнего из отраженных импульсов. Делитель 26 делит выходное напряжение сумматора 22 на четыре и оно поступает на вход третьего элемента 25 сравнения, на другой вход которой поступает наперед заданное напряжение, с узла 20 формирования опорного напряжения формируют сигнал, пропорциональный сумме сигналов от всех точек контроля. Блок 27 управления приводами через трехкоординатный привод 7 ориентирует прибор контроля таким образом, чтобы напряжения, возникающие на выходах датчиков положения, А,Б,В,Г обрабатывающих сигналы с эхо-импульсных преобразователей были попарно равны, и, кроме того, четвертая часть суммы всех этих напряжений была равна величине, соответствующей заданному расстоянию между центром прибора контроля и поверхностью корпуса, т.е. наперед заданной величине. Таким образом, предложение обеспечивает заданную ориентацию прибора контроля, соответствующую наивысшему качеству ультразвукового контроля, при этом при равенстве результатов сравнения срабатывает сигнальный элемент 24, что является формированием сигнала выполнения ориентации.

По сравнению с прототипом предложенный способ и устройство для его осуществления позволяет обеспечивать не только ориентацию, но и поддерживать требуемое расстояние от прибора до объекта, что повышает достоверность информации, получаемой при контроле.

Формула изобретения

1. Способ сигнализации о расположении прибора контроля относительно контролируемого объекта, по которому измеряют расстояние от прибора контроля до контролируемого объекта в четырех точках, расположенных симметрично по окружности относительно прибора контроля, попарно сравнивают сигналы от диаметрально противоположных точек и по сигналам рассогласования формируют сигналы управления расположением прибора, отличающийся тем, что формируют сигнал, пропорциональный сумме сигналов от всех точек контроля, делят полученный сигнал на четыре и при равенстве результата деления опорной величине формируют сигнал о выполнении ориентации.

2. Устройство для сигнализации о расположении прибора контроля относительно контролируемого объекта, содержащее четыре датчика положения прибора контроля, размещенных равномерно по окружности, выходы которых подключены попарно к входам двух элементов сравнения, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приводов ориентации прибора контроля, отличающееся тем, что в него введены генератор импульсов ультразвуковых сигналов, сумматор, делитель напряжения, третий элемент сравнения, сигнальный элемент и узел формирования опорного напряжения, причем выходы генератора импульсов ультразвуковых сигналов подключены соответственно к входам датчиков положения прибора контроля, выходы которых подключены также к входам сумматора, выход которого через делитель напряжения подключен к одному входу третьего элемента сравнения, другой вход которого соединен с узлом формирования опорного напряжения, а выход третьего элемента сравнения подключен к сигнальному элементу и к третьему входу блока управления приводов.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый датчик положения прибора контроля содержит эхо-импульсный преобразователь, выход которого подключен к сигнальному входу преобразователя интервалов времени-напряжение, вход возбуждения эхо-импульсного преобразователя объединен с запускающими входами преобразователя интервалов времени-напряжение и формирователя задержанных импульсов и является входом датчика положения прибора контроля, выход преобразователя интервалов времени-напряжение подключен к сигнальному входу элемента выборки-хранения, выход формирователя задержанных импульсов к стробирующему входу элемента выборки-хранения, выход которого является выходом датчика положения прибора контроля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3