CS252107B1

CS252107B1 - Optický snímač hrany svarového úkosu

Info

Publication number: CS252107B1
Application number: CS832373A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Cernohorsky; Vladimir Kocabek
Original assignee: Miroslav Cernohorsky; Vladimir Kocabek
Priority date: 1983-04-05
Filing date: 1983-04-05
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS237383A1

Abstract

Optický snímač hrany svarového úkosu může byt součástí číslicového diskrétního sledovacího 3ervomechanismu v číslicovém zařízení pro automatické sledování svarové spáry a pro vedení svařovací hubice nad svarovou spárou. Na zobrazovací matnici jsou umístěny dva fototranzistory symetricky kolem její osy. Optický snímač hrany svarového úkosu funguje tak, že je zobrazována objektivem poloha jedné hrany svarového úkosu, nebo celá spáry na zobrazovací matnici; blízké okolí hrany je promítáno na fototranzistory. Signály z fototranzistorů jsou vyhodnocovány elektronickou částí snímače. V případě nulové stranové odchylky spadá rozhraní světlé a tmavé části svarové spáry mezi fototranzistory; jeden fototranzistor je v tmavé části obrazu okolí hrany Svarového úkosu, druhý ve světlé části. Naopak v případě odchylky hrany svarového úkosu od osy optického snímače jsou vždy oba fototranzistory osvětleny stejně; oba jsou bud v tmavé části obrazu okolí hrany svarového úkosu, což charakterizuje jeden směr odchylky, nebo jsou oba ; ve světlé čá3ti obrazu okolí hrany svarového úkosu, což charakterizuje opačný směr odchylky.

Description

Vynález ae týká vytvoření optického snímače hrany svarového úkosu, který může být součástí číslicového diskrétního sledovacího aervomechanismu v číslicovfo zařízení pro automatické sledování svarové spáry a pro vedení svařovací hubice nad svarovou spárou.

Známá snímače polohy svarového úkosu jsou provedeny například jako kontaktní čidla, která mají různé tvary dotykových hrotů pro různé tvary svarové spáry. Tato kontaktní čidla fungují na principu převodu mechanického pohybu dotykového hrotu na elektrický signál, například prostřednictvím mikrospínačů, nebo indukčními, tenzometrickými či optickými, převodníky . Jejich nevýhodou je, že různé tvary dotykových hrotů je třeba do polohy úkosu nastavovat a dále to, že snímače s kontaktním čidlem nejsou dostatečné přesné.

Dále jsou známé optické snímače svarové spáry. Sestávají z objektivu, ze třeoh i více fotočidel, ze zesilovačů signálů a ze spínacíoh obvodů. Jejich funkce spočívá v zobrazení spáry do pole fotočidel, jedno nebo více čidel registrují souhlas poloty., snímačů vůči svarové spáře, dvé i více čidel registuují směr, případně odchylky. Signál je zesilovači zesílen a přes spínací obvody ovládá akční členy regulátoru.

Mezi známé optické snímače patří i snímač publikovaný v č. 139/1982 ZIS HALLE (ZIS 983). Je vžak určený pouze ke snímání středu svarové apáry, snímač má výstupní signál analogový.

Nevýhodou popsaných optických snímačů ja to, že používají více jak dvou fotočidel a jsou proto aložitčjží. Dála vykazují vžtží pásmo necitlivosti při zjišlování polohy, protože indikují polohu spáry přibližnč dle její pomyslné osy. Analogový signál popsaných optických snímačů ja ménč odolný vůči průmyslovému růžení.

K odstranění nevýhod známých řečení se navrhuje optický snímač hrany svarového úkosu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kolem osy zobrazovací matnice jsou umístěny dva fototranzistory. Fototranzistory jsou propojeny každý samostatně svým výstupem na vstup zesilovače, jehož výstup je propojen na vstup komparátoru, jehož výstup Ja propojen na vstup převodníku napělové úrovně, jejichž výstup ja připojen na, první vatup logického signálu a na druhý vatup logického signálu kombinační logilor. Kombinační logika má dála řídicí vstup logického signálu pro volbu snímané hrany svarového úkoau, dále výstup pro výstupní signál o smíru pohybu a výstup pro výstupní signál povolaní pohybu. Otočný díl je opatřen zajiSlovacím Šroubem a krytkou, která je na něm nasunuta a posuvný díl je rovněž opatřen zajiělovacím Šroubem a je v něm dále provedena drážka k vymetení axiálního pohybu.

Výhody optického snímače hrany svarového úkosu dle vynálezu jsou v tom, že indikuje fyzicky přítomnou hranu úkosu, což umožňuje přesnějSÍ sledování svarové spáry. Optický snímač Je základní součástí číslicového zařízení pro automatické sledováni svarové spáry, 'toto zařízení umožní zavádění nových technologií, například svařování do úzké spáry.

Příklad provedení vynálezu je schematicky znázorněn na výkresech, kde na obr, 1 je nárysný řez optickým snímačem, na obr. 2 blokové schéma jeho elektronické části a na obr. 3 jeou znázorněny polohy optického snímače nad svarovou spárou vůči hraně svarového úkosu.

Optický snímač hrany svarového úkosu na obr. 1 sestává z tubusu, který má pevný díl 1, otočný díl 2 a posuvný díl J. Na pevném dílu i je připěvněn držák 4 osvětlovacích zdrojů 5, 5'» fokuzací světelných paprsků. Pevný díl 1 je opatřen objektivem 6, který je do něho naěroubován. Otočný díl jj je opatřen zajiělovaclm Šroubem J. Na otočném dílu je naaunuta krytka £. Posuvný dli 2 je opatřen zajiStovacím Šroubem 2, který slouží k zajištění polohy posuvného dílu 2· Součáetí posuvného dílu 2 je zobrazovací matnice lfi. Na zobrazovací matnici IP je symetricky kolem osy optlekého smí mače umístěna dvojice fototransistorů 11, H·'

V posuvném dílu 2 jo provedena drážka k vymezení axiálního posuvného dílu 2· Osvětlovací zdroje 5, i'a fokuzací světelných paprsků soustřeďují světlo do oblasti zorného pole optického snímače.

Objektiv 6 zobrazuje okolí hrany 1 2. 12'svarového úkosu na dvojici fototranzistorů 11, li· Ručním posuvem posuvného dílu J se nastavuje a mění vzdálenost zobrazovací matnice 10 od objektivu 6, a to za účelem zaostření obrazu svarové hrany 12. 1 2Í Polohu pro zaostření obrazu zajiStuje zajištovací Šroub 2 posuvného dílu J. Po uvolnění zajišíovacího Šroubu 2 otočného dílu 2 lze otáčet otočným dílem 2 kolem osy snímače, a tím nastavit jeho hysterezy.

Při sledování levé hrany 12 svarového úkosu je tato levá hrana 12 osvětlována pod úhlem a k ose snímače osvětlovacím zdrojem 2 s fokuzací světelných paprsků. Při sledování pravé hrany 12“svarového úkosu je osvětlována pravá hrana 12*pod úhlem a k ose snímače osvětlovacím zdrojem £'s fokuzací světelných paprsků. Na blokovém schématu elektronické vyhodnocovací části optického snímače hrany svarového úkosu (obr. 2) jsou znázorněny dva fototranzistory 11 . 11 f ² nichž každý samostatně je připojen na vstup zesilovače 22, 13' signálů, výstup zesilovače 22, !2 <J^e samostatně propojen na vstup komparátoru 14. ¹⁴' a stejně výstup komparátoru 22, 21d^e připojen na vstup převodníku 22» 15'napětové úrovně a výstupy převodníků 22» 12'napěíové úrovně jsou připojeny na pnmí vstup Vj, a dfcuhý vstup Vg kombinační logiky 16.

DalSí vstup kombinační logiky 16 je řídicím vstupem R logického signálu pro volbu snímané hrany 22, 12'svarového úkosu. Kombinační logika 16 má výstup Y₁ pro výstupní signál o směru pohybu a výstup Yg pro výstupní signál povolení pohybu. Signály z fototranzistorů 11, 12/jsou zesíleny v zesilovači 22, 12· Tyto signály nabývají dvou proudových úrovní označených min, max. Zesílený signál z výstupu zesilovače 22, 22*^se přivádí na vstup komparátoru 22, 21· Komparátoru 21, 21 zjištuje velikost zesíleného signálu a podle hodnoty prahového napětí signál z výstupu zesilovače 22, ¹3'ohodnocuje dvěma. napětovými úrovněmi na svém výstupu. Výstup komparátoru 21, 21 í^e připojen ke vstupu převodníku 22, 45-napětové úrovně na úroveň kombinační logiky 22· ^Na výstupu převodníku 22» 12napětové úrovně je logický signál log. 1 nebo log. O.

Výstup.převodníku 22» 15 'napětové úrovně se přivádí na první V, vstup a druhý Vg vstup kombinační logiky 22· Dalším vstupem kombinační logiky 22 3® řídící vstup R, na který se přivádí řídící signál r pro volbu hrany . Kombinační logika 22 má dva výstupy Y,, Y_?, které zároveň tvoří výstupy optického snímače hrany svarového úkosu. Na výstupech Ϊ,» lj optického snímače se objevuje logický signál o směru pohybu a logický signál povolení pohybu.

Polohy optického snímače (na obr. 3) jsoú označeny při sledování levé hrany 12 svarového úkosu písmeny A, B, C, D a při sledování pravé hrany 12'svarového úkosu písmeny E, F,

G, H. Objektivem o ohniskové vzdálenosti f, světelnosti £ je zobrazena poloha jedné hrany svarového úkosu 12 nebo 12'nebo celé spáry na zobrazovací matnici 10 tak, že blízké okolí hrany svarového úkosu je promítáno na fototranzistory 11 11 V případě nulové stranové odchylky spadá rozhraní světlé a tmavé části svarové spáry mezi fototranzistory 21» 22.· jeden fototranzistor je v tmavé části obrazu okolí hrany svarového úkosu, druhý ve světlé části. Naopak v případě odchylky hrany svarového úkosu od osy optického snímače jsou vždy oba fototranzistory 22» 1¹ 'osvětleny stejně, oba jsou buň v tmavé části obrazu okolí hrany svarového úkosu, což charakterizuje jeden směr odchylky, nebol'jsou oba ve světlé části obrazu okolí hrany svarového úkosu, což charakterizuje opačný směr odchylky.

Signály z fototranzistorů 22, ⁴1 'odnovíiarící osvětlení či zastínění těchto fototrane zistorů jsou uvedeny vzhledem k jednotlivým polohám optického snímače vůči hraně v následující tabulce. Pro jednotlivé polohy optického snímače vůči hrané vzhledem ke sledování pravé či levé hrany svarového úkosu, volbo ^xídícího signálu r, jsou v tabulce uvedeny i výstupní signály o směru pohybu a povolení pohybu.

252Ό7

	Sig. r	Polohy osy snímače	Signál fototran- zistoru 1 1	Signál fototran- zistoru 1 1 '	Výstup, signál o směru pohybu	Výstup. signál povolení pohybu
levá	1	A	max	min	X	0
hrano		B	max	max	1	1
		C	min	min	0	1
		D	min	max	0	1

pravé 0	E	min	max	X	0
hrana	F	min	min	1	1
	0	max	max	0	1
	H	max	min	1	1
x - libovolný stav	1 nebo 0,	kde

a - osa snímače nad hranou

B - osa snímače vlevo od hrany 1 2

C - osa snímače vpravo od hrany JJ!

D - osa snímače nad protilehlou hranou J_2

E - osa snímače nad hranou l2'

F - osa snímače vlevo od hrany 12'

C - osa snímače vpravo od hrany 12'

H - osa snímače nad protilehlou hranou 12' r - řídicí signál signál fototranzistoru 11 (světlo = max, stín = min) signál fototranzistoru 11'(svitlo = max, stín = min)

Claims

Optický snímač hrany svarového úkosu sestávající ze zobrazovací části a z vyhodnocovací elektronické části, jehož zobrazovací část sestává z tubusu, který mé pevný díl, na němž je připevněn držák osvětlovacích zdrojů s fokuzací světelných paprsků, a který je opatřen objektivem, dále má tubus otočný díl k nastavení hysterezy a posuvný díl, jehož součástí je zobrazovací matnice, vyznačený tím, že kolem osy zobrazovací matnice (10) jsou umístěny dva fototranzistory (11,11'), které jsou propojeny každý samostatně svým výstupem na vstup zesilovače ( 13, 13), jehož výstup je propojen na vstup komparátoru ( 14, 14), jehož výstup je propojen na vstup převodníku ( 15, '5') napětové úrovně, přičemž výstup jednoho převodníku ( 15 ) napětové úrovně je připojen na první vstup (V₁) kombinační logiky (16), výstup druhého převodníku (15) napětové úrovně je připojen na druhý vstup (V₂) kombinační logiky (16), které má dále řídící vstup (R) logického signálu pro volbu snímané hrany (22, 12') svarového úkosu, dále výstup (Y, ) pro výstupní signál o směru pohybu a výstup (Y₂) pro výstupní signál povolení pohybu.