SU1185082A1 - Устройство дл контрол диаметров - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРОВ, содержащее источник когерентного излучени , три светочувствительных элемента, блок обработки .сигналов и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  контрол  внутренних диаметров и поверхностей цилиндрических объектов, оно снабжено вторым блоком обработки сигналов и датчиком контрол , выполненньм в виде пары микроволноводных рефлектометров , расположенных диаметрально противоположно, и одиночного микроволноводного рефлектометра, входные и выходные плечи которых выполнены соответственно в виде передающих и приемных микроволноводов, входные плечи микроволноводных рефлектометров объединены и подсоединены к источнику когерентного излучени , выходные плечи пары микроволноводных рефлектометров объединены и соединены с первым светочувствительным элементом, подключенным к первому входу первого блока обработки сигналов , выходное плечо одиночного микроволноводного рефлектометра соединено с третьим светочувствительным элементом, подключенным к входу второго блока обработки сигналов, а второй светочувствительный элемент соединен с источником когерентного излучени  и подключен к второму входу первого блока обработки сигнала первый блок обработки сигналов выполнен в виде соединенных последовательно первого усилител , интегратора и компаратора. Соединенных последовательно второго усилител  и аналогового сумматора, выход которо (Л го подключен к второму входу компаратора , выход которого  вл етс  выходом первого блока обработки сигналов и подключен к первому входу регистратора , второй блок обработки. сигналов выполнен в виде третьего усилител , селекторов амплитуды и длительности, входы которых подключены к выходу усилител , цифрового сумматора, первый и второй входа которого соединены с выходом соответствующих селекторов, а выход  вл етс  выходом второго блока обработки сигналов и соединен с вторым входом регистратора, выход и третий вход которого предназначены дл  подключени  к блоку управлени  движением объекта, дл  подключени  к выходу которого предназначен также второй вход селектора длительности, входы усилителей  вл ютс  соответствующими входами блоков обработки сигнала, второй выход третьего усилител  подключен к второму входу аналогового сумматора.

Description

2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес  ТРМ, что, с целью повыгаени  помехоустойчивости

первый н второй уси.ин1елн выполнены с отр ца1ель гой обрачпой ев   Г ью.

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано дл  контрол  диаметров и качества внутренних поверхностей оптически непрозрачных деталей с цилиндрической симметрией (в том числе дл  нескольких несквозных отверстий)

Цель изобретени  - обеспечение контрол  внутренних диаметров и поверхностей цилиндрических, объектов.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства контрол  диаметровj на фиг. 2 график динамических характеристик датчика.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени , оптически св занный с датчиком 2 контрол , выполнецным в виде микроволноводных рефлектометров и одиночного микроволноводного рефлектометра, входными плечами которых  вл ютс  передающие микроволноводы 3, объединенные и подсоединенные к источнику 1 излучени , а -выходными плечами - приемные микроволноводы 4, причем от пары микроволноводных рефлектометров они объединены и подсоединены к первому светочувствителыгому элементу в виде, например, фотоприемника 5, второй светочувствительный элемент в виде, например, фотоприемника 6. Фотоприемник 6 непосредственно св зан с источником 1 излучени , а приеьп-1ый микроволно-. вод 4 от одиночного рефлектометра соединен с входом третьего светочувствительного элемента в виде, например , фотоприемника 7. Первый блок 8 обработки сигналов содержит последовательно соединенные первый усилитель 9, интегратор 10 и компаратор 11, последовательно соединенные второй усилитель 12.-и аналоговый сумматор 13, выход которого подключен к второму входу компаратора 11,

первый и второй фотоприемники 5 и 6 соответстгзенпо подсоединены к первому 9 и второму 12 усилите;г м. Второй Iблок 14 оефаботки сигналов, вход которого св зан с третьим фотоприемциком 7, состоит из третьего ус и;п1тел  15, селектора 16 амплитуд и селе.ктора 17 длительности, подсоединенных через об11Ц1й цифровой сумматор 18 к второму входу регистратора 19, св зываемому с блоком 20 управлени  движением объекта, св занным с контролируемым, объектом 21, а второй вход селектора 17 длительности предпазначен также дл  св зи с

блоком 20 управлени . Выход компара .тора 1 1 первого блока В обработки по;цслючен к первому входу регистратора 19, авход аналогового сумматора 13 св зан с выходом третьего усилител  15 второго блока 14 обработки сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Процесс контрол  осуществл етс  при вращении контролируемого объекта 21 относительно оптической оси датчика 2 контрол  с разверткой по спирали зоны контрол  вдоль цилиндрической поверхности объекта 21.

Излучение от источника 1 когерентного излучени  поступает в датчик 2. Освещение контролируемого участка поверхности осуществл етс  передающими (подсвечивающими) микроволноводами 3 датчика 2 контрол , а съем отраженного оптического сигнала, несущего информацию о величине геометрического размера и качества контролируемой поверхности, производитс  . приемными микроволноводами 4. Фотоприемниками 5 и 7 оптические сигналы преобразуютс  в электрические, причем на первьй фотоприемник 5 поступает суммарный оптический сигнал от приемных микроволноводов 4 пары рефлектометров, несущий информацию

о геометрнческих. размерах объекта 2 1 На третий фотоириемник 7 поступает сигнал от пр1,чмного микроволновода 4 одиночного рефлектометра, содержащего информацию о качестве ксштролируемой поверхности объекта 21, Преобразованные сигналы от фотоприемников 5 и 7 поступают в соответствующие блоки 8 и 14 обработки сигналов Суммарный отраженный сигнал, преобразованный в электрический, от приемных микроволноводов 4 пары рефлектометров датчика 2 контрол  анализируетс  в первом блоке 8 обработки, где усиленный усилителем 9 электрический сигнал поступает в интегратор 10, который обеспечивает сглаживание рабочих участков динамических характеристик датчика 2 контрол , и в компараторе 11 происходит двустороннее ограничение входного сигнала по верхнему и нижнему максимально допустимому отклонению контролируемого размера (контролируемого диаметра цилиндрической поверхности ).

Регистратор 19 представл ет собой статический триггер с формирователем выходного импульса и двум  логическими элементами И-НЕ и дифференцирующей RC-цепью. Регистратор 19 согласовывает блоки 8 и 14 обработки с блоком 20 управлени  движением объекта, представл ющим собой стандартное электромеханическое устройство, подающее объект 21 (деталь) на позицию контрол  и сообщающее ему поступательно-зращательное движение с обеспечением заданного закона развертки зоны контрол  вдоль контролируемой поверхности , (а также возврата годной детали на конвейер или сбрасывани  бракованной детали в бункер). Наличие отклонени  контролируемого размера от номинального идентифицируетс  по изменению посто нной составл ющей отраженного сигнала. Во втором блоке 14 обработки отраженный оптический сигнал от одиночного микроволневодного рефлектометра датчика 2 контрол , несущий информацию о качестве контролируемой поверхности и преобразованный фотоприемником 7 в электрический сигнал, усиливаетс  третьим усилителем 15 и поступает в селектор 16 амплитуды и селектор 17 длительности , где в селекторе 16 амплитуды (собранном по типовой схеме амплитудного компаратора и величина порогового напр жени  которого соответствует максимально допустимой глубине дефекта), и в селекторе 17 длительности происходит выделение информации о глубине и ширине дефекта сооветственно и сукмирование в общем. . цифровом суьматоре 18. Селектор 17 длительности представл ет соЬой амплитудный компаратор, счетчик импульсов и генератор тактовых импульсов, причем величина порогового напр жени  амплитудного компаратора соответствует глровню, превышающему уровень шумовой составл ющей сигнала на 0,20 ,4 дБ, а сигнал с амплитудного компаратора управл ет работой счетчика, который запускаетс  генератором тактовых импульсов, при этом частота тактовых импульсов пропорциональна скорости вращени  детали и величине ее внутреннего диаметра. Суммированный сигнал с цифрового сумматора 18 поступает в регистратор 19, где обеспечиваетс  выход сигнала Годен или Брак в виде логических О или 1, и далее - в блок 20 управлени  движением объекта. В режиме динамического контрол  наличие дефекта в зоне контрол  одиночного микрозолноводного рефлектометра датчика 2 контрол  обусловливает по вление в отраженном сигнале отрицательного импульса, ам1гпитуда и длительность которого пропорциональны соответственно глубине прот женности дефекта. В первом блоке 8 обработки предусмотрен опорнъш канал, образованный фотоприемннком 6, вторым усилителем 12 и аналоговым суь1матором 13. Этот канал компенсирует уход мощности источника 1 излучени , а контрольный канал, представл ющий собой обратную св зь от третьего усилител  15 к ана,поговому сумматору 13, ко - ;пенсирует изменение характеристики отражающей поверхности по сравнению с эталонной. Суммирование сигналов опорного и контрольного каналов служит дл  задани  пороговых уровней электрического сигнала, обеспечивакнцих двустороннее ограничение исследуемого сигнала в компараторе 11 при допусковом контроле объекта 21 .

Рассто ние от пары микроволноводных рефлектометров и одиночного рефлектометра до контролируемой поверхности t и 2 соответственно задаютс  рабочими участками динамических характеристик датчика 2 контрол , представл ющих собой зависимости интенсивности отраженного сигнала J от рассто ни  рефлектометра f до контролируемой поверхности при соответствующих соотношени х диаметров передающих и приемных микроволноводных 3 и 4 рефлектометров датчика 2 контрол  (фиг. 2). В зависимости от соотношени  диаметров мен етс  вид динамической характеристики , а именно: положение максимума и его величины, крутизна линейного участка , прот женность пологого участка вг вблизи максимума. Дл  контрол  геометрических размеров используетс  пара микроволноводных рефлектометров, рас-, положенных на рассто нии f(0,10 ,3) у от контролируемой поверхности , что соответствует выбору линейного участка «Б динамической характеристики датчика 2 контрол  с наибольшей крутизной, котора  достигаетс  при соотношении диаметров передающих и приемных микроволноводов 3 и пер 0,1о/пр , что. обеспечивает максимальную чувствительность устройства. Отклонение инейного рабочего участка aS от

горизонтального вблизи рабочей точки составл ет пор дка +10%, при этом нижн   граница g (0,1 ,3)lj св зана с необходимостью расоложени  датчика 2 контрол  на расто нии от контролируемой поверхности , oбecпeчивaюIi eм бесконтактный контроль с учетом допуска на юстировку объекта 21 (детали). Отклонение

контролируемых геомечрических размеров от номинальной величины огф дел етс  по изменению интенсивности отраженного сигнала, вы гзанной отклонением рассто ни  никроволноводог) пары микpoвoJтнoвoднI,Ix рефлектометров датчика 2 контрол  от контролируемой поверхности. Это изменение л( может быть обусловлено двум  факторами:

0 отклонением контролируемого размера от номинального и радиальными биени ми контролируемой детали. В паре микроволноводных рефлектометров, расположенных диаметрально, происходит балансное противофазное суммирование отраженных оптических сигналов, при котором компенсируетс  паразитна  низкочастотна  составл юща  отраженного сигнала, обусловленна  радиальными биени ми детали.

Дл  контрол  поверхностных дефектов в датчике 2 контрол  используетс  одиночный микроволноводный рефлектометр , расположенный на рассто нии от контролируемой поверхности . соответствующем выбору пологого участка fer динамической характеристики датчика 2 контрол  при соотношении

0 диаметров передающего и приемного

микроволноводов 3 и 4 сгтер - пр Этот участок выбираетс  дл  обеспечени  наименьшей чувствительности к изменению uii и наилучшими энергетическими

5 параметрами (рабоча  точка PI - выбираетс  в точке максимума отраженного сигнала Л), что.обусловливает наименьшую амплитуду низкочастотной паразитной составл ющей отраженного

сигнала, вызванной биени ми контролируемой детали. Так, при of pjiSOO мкм, 2. 1 мкм, отклонение пологого участка Вг составл ет .

ffflucffTtp.O.ldnp.

npudnep-d,

пер Ofip

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРОВ, содержащее источник когерентного излучения, три светочувствительных элемента, блок обработки сигналов и регистратор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения контроля внутренних диаметров и поверхностей цилиндрических объектов, оно снабжено вторым блоком обработки сигналов и датчиком контроля , выполненным в виде пары микроволноводных рефлектометров , расположенных диаметрально противоположно, и одиночного микроволноводного рефлектометра, входные и выходные плечи которых выполнены соответственно в виде передающих и приемных микроволноводов, входные плечи микроволноводных рефлектометров объединены и подсоединены к источнику когерентного излучения, выходные плечи пары микроволноводных рефлектометров объединены и соединены с первым светочувствительным элементом, подключенным к первому входу первого блока обработки сигналов, выходное плечо одиночного микроволноводного рефлектометра соединено с третьим светочувствительным элементом, подключенным к входу второго блока обработки сигналов, а второй светочувствительный элемент соединен с источником когерентного излучения и подключен к второму входу первого блока обработки сигнала, первый блок обработки сигналов выполнен в виде соединенных последовательно первого усилителя, интегратора и компаратора. Соединенных последовательно второго усилителя и аналогового сумматора, выход которого подключен к второму входу компаратора, выход которого является выходом первого блока обработки сигналов и подключен к первому входу регистратора, второй блок обработки, сигналов выполнен в виде третьего усилителя, селекторов амплитуды и длительности, входы которых подключены к выходу усилителя, цифрового сумматора, первый и второй входа которого соединены с выходом соответствующих селекторов, а выход является выходом второго блока обработки сигналов и соединен с вторым входом регистратора, выход и третий вход которого предназначены для подключения к блоку управления движением объекта, для подключения к выходу которого предназначен также второй вход селектора длительности, входы усилителей являются соответствующими входами блоков обработки сигнала, второй выход третьего усилителя подключен к второму входу аналогового сумматора.

SU ,.,118508¾

2. Устройство по п. ^отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости первый и второй усилители выпол пены с отрицательной обратной сняв ью.