Фотоследящая система для измерения деформаций объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и 998858

Союз Советских

Социалистических

Республин

{6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено М0681 (2%) 3306616/25-28 . с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

f$g) g+ 3

О01 В 11/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 531.781 °.2(088.8) Опубликовано 230283. Бюллетень ¹.7

Дата опубликования описания 23 ° 02.83

Б.В. Марасин, В;.B. Синчук, A.Ã. Малый, Н ,и Л.И. Грачева (72) Авторы изобретения

{71) Заявитель

Институт проблем прочности AH Украинской (54) ФОТОСЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЕФОРМАЦИЙ ОБЬЕКТА

Изобретение относится к измерительной технике, и более конкретно к ав- .томатическим фотоследящим системам для дистанционного измерения деформаций.

Известно устройство для измерения деформаций, содержащее осветитель, метки, фотоприемники, подключенные. к системе автоматического слежения наполненное в виде двух каналов (1

Йедостатком такого устройства яв- .ляется низкая точность измерения, вследствие малого быстродействия следящей системы.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является фотоследящая система для измерения деформаций объекта, содержащая осветитель, предназначенный для освещения контрастных меток, нанесенных на объект, два параллельных измерительных канала, каждый из .которых выполнен в виде последовательно. включен-. ных фотодатчика, усилителя мощности и исполнительного элемента, а также регистратор, подключенный к обоим излмрительным каналам (2).

Недоотатком известного устройства является низкая точность измерений

2 вслкедстэие большой чувствительности системы к освещенности меток.

Бель изобретения- — повышение точности измерений путем повышения быстродействия измерительной системы.

Поставленная цель достигается тем, что фотоследящая система для измерения деформаций объекта, содер-, жащая осветитель, предназначенный для освещения контрастных меток, нанесенных на объект, два параллельных измерительных канала, каждый из которых выполнен в виде фотодатчика, усилителя мощности и исполнительного элемента, а также регистратор, подключенный к обоим измерительным каналам, снабжена двумя оптическими блоками, выполненными каждый в-виде установленных вдоль оптической линзы щелевой диафрагмы, коллективной линзы и светофильтра, двумя усилителями-ограничителями, двумя блоками поиска, вйполненными в виде последовательно включенных фильтра и генератора поиска,.двумя блоками обработки информации, вьптолненными каждцй в виде последовательно=включенных интегратора и сглаживающего фильтра, исполнительный элемент выполнен в виде дифференциального со998858 леноида с подвижным сердечником, щелевая диафрагма установлена на сердечнике соленоида, усилитель-ограничитель включен между фотодатчиком и усилителем мощности, интегратор и сглаживающий фильтр включены между усилителем-ограничителем и регистратором, а фильтр и генератор поиска включены между дифференциальным соленоидом и усилителем мощности.

На фиг. 1 изображена блок-схема фотоследящей системы; на фиг. 2 представлены диаграммы напряжений:

4 — на выходе усилителя- ограничителя; 8 — усилителя мощности, 2 — на выходе регистратора.

Фотоследя1щая система для измерения деформаций состоит из осветителя 1, контрастных меток 2 и 3 и двух идентичных измерительных каналов 4 и 5, подключенных к регистратору 6.

Каждый канал выполнен в виде установленных вдоль оптической оси объектива 7, щелевой диафрагмы 8, коллективной линзы 9 и фотодатчика 10, подключенных к нему последоьательно усилителя-ограничителя 11, усилителя 12 мощности, и исполнительного элемента, выполненного в виде дифференциального соленоида 13 с подвижным сердечником 14, на котором установлена щелевая диафрагма 8, между выходом усилителя-ограничителя 11 и регистратором 6 подключены последовательно интегратор 15 и сглаживающий фильтр 16, а между дифференциальным соленоидом 13 и одним из входов усилителя 12 мощности подключены последовательно фильтр 17 и генератор 18 поиска.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Изображение метки 2 проектируется с помощью объектива 7 на щелевую диафрагму 8 и далее через коллективн яо линзу 9 на фотодатчик 10, подключенный к усилителю-ограничителю

11, который усиливает и ограничивает сигнал фотодатчика, 10.

Далее сигнал поступает на вход усилителя 12 мощности, к выходу которого подключен дифференциальный соленоид 13, являющийся исполнительным элементом системы. Система работает по границе контрастной метки

2, в режиме непрерывного сканирования, т.е. сердечник 14 колеблется вблизи положения равновесия. При попадании в фотодатчик 10 освещенного участка метки 2 в усилителе 12 мощности вырабатывается электрический сигнал, который заставляет перемещаться сердечник 14 дифференциального соленоида 13 таким образом, чтобы закрепленная на нем целевая диафрагма 8 переместилась в положение, при котором на нее будет проектироваться темный участок изображе55

Предлагаемая установка оптического устройства фотоэлектрических преобразователей и использование дифференциального соленоида, объединяющего функции сканатора и исполнительного элемента системы, позволили отказаться от громоздких механических устройств, двигателей, редукторов, применяемых в известных фотоследящих системах. Это значительно увеличило быстродействие системы, ее надежность и упростило конструкцию фотоследящей системы, что расширило возможности экспериментатора. ния метки 2. В этом случае полярность сигнала фотодатчика 10 меняется и сердечник 14 перемещается в другую сторону до тех пор, пока на целевую диафрагму 8 не будет проектироваться светлый участок метки 2.

Таким образом, щелевая диафрагма 8 непрерывно сканирует иэображение метки 2. При смещении метки 2 происходит изменение тока фотодатчика 10

10 и сердечник 14 переходит в новое положение равновесия, которое поддерживается разбалансом токов за период колебания усилителем 12 мощности.

Сигнал с усилителя-ограничителя 11

15 поступает на интегратор 15 и далее на оглаживающий фильтр 16, где выделяется постоянная составляющая напряжения, которая является выходным напряжением канала 4. Это напряжение поступает на регистратор 6, где оно суммируется с таким же сигналом канала 5, работа которого аналогична.

При срыве слежения или включении системы сигнал фотодатчика 10 отсутствует, на вход фильтра 17 не поступает напряжение, запирающее генератор 18 поиска, он начинает вырабатывать импульсы, частота которых ни» же частоты сканирования диафрагмы

8, которые заставляют перемещаться сердечник 14 дифференциального соленоида из одного крайнего положения в другое. При попадании изображения метки 2 на целевую диафрагму 8 фотодатчик 10 вырабатывает сигнал, :35;который после усиленияи Ограничения в усилителе-ограничителе 11 поступает на фильтр 17 и запирает генератор

18 поиска.

Система переходит в режим скани40 рования. Таким образом осуществляется поиск и сопровождение метки 2.

При исследовании образцов 19 с высокой температурой в оптическую схему системы вводится светофильтр 20, который исключает прямое воздействие тепла на фотодатчик 10.

Предлагаемая фотоследящая измерительная система обладает рядом преимуществ перед известными автоматическими устройствами того же назначения.

998858 (прототип).

Й

Формула изобретения. Фотоследящая система для измере ния деформаций объекта, содержащая осветитель, предназначенный для освещения контрастных меток, нанесенных на объект, два параллельных канала, каждый из которых выполнен в виде фотодатчика, усилителя мощности и исполнительного элемента, а также регистратор, подключенный к обоим измерительным каналам, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, она снабжена двумя оптическими блоками, выполненными каждый в виде установленных вдоль оптической оси линзы щелевой диафрагмы, коллективной линзы и светофильтра, двумя усилителямиограничителями, двумя блоками поиска, выполненными в виде последовательно включенных фильтра и генератора поиска, двумя блоками обработки информации, выполненными каждый в виде,последовательно включенных интегратора и сглаживающего фильтра, исполнительный элемент выполнен в виде дифференциального соленоида с

5 подвижным сердечником, щелевая диафрагма установлена на сердечнике дифференциального соленоида, усилитель-ограничитель включен между фотодатчиком и усилителем мощности, 10 интегратор и сглаживающий фильтр включены между усилителем-ограничителем и регистратором, а фильтр. и генератор поиска включены между дифференциальным соленоидом и усилителем мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

t4 326454, кл. 601 В 11/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 632898, кл. 901 В 11/16, 1978

998858

-и

0 cz

Составитель Н. Ужов

Редактор В. Лазаренко Техред Т.Фанта Корректор В. Вутяга

K -1

Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11 7/62

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4