SU1224578A1 - Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихс деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  измерени  осевых и радиальных перемещений вращающихс  деталей бесконтактю 1М методом и может быть использовано в приборостроении и машиностроении. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  измерени , одновременно осевых и радиальных перемещений вращающихс  деталей. Одновременное измерение перемещений вращающихс  деталей обеспечиваетс  закреплением на детали крестообразной диафрагмы и оптическим сопр жением ее с четырехквадрантным фотоприемииком. Схема обработки сигналов содержит четыре идентичных канала, подключенных к каждому из элементов фотоприемника, и две пары сумматоров, позвол ющих получить данные о перемещении соответственно по оси X и У. Суммарный сигнал с четырех каналов после сравнени  с сигналом опорного генератора используетс  дл  коррекции питанн  источника света. 1 ил. § (/)

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике , в частности к устройствам дл  измерени  осевых и радиальных перемещений вращающихс  деталей бесконтактным методом, и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленности.

На чертеже представлена схема предлагаемого измерител .

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  измерени  радиальных перемещений вращающихс  деталей бесконтактным методом.

Устройство содержит источник 1 светового излучени , диафрагму 2, фотоприемник 3, выполненный четырехквадрантным с злементами 4-7, четыре измерительные цепи из последовательно соединенных компаратора 8 (9,10,1 Ц ключевого злемента 12 (13,14,15) и запоминающего блока 16 (17,18,19), злемент ИЛИ 20, каждш из входов которого присоединен к выходу соответствующего компаратора, а выход - к вторым входам ключевых элементов , суммирующий блок 21, каждый из входов которого присоединен к выходу соответствующего запоминающего блока, четыре сумматора 22-25, три усилител  26-28, генератор 29 опорного напр жени  и два регистратора 30 и 31, причем каждый из выходов фотоприемника 3 соединен с первым входом соответствующего компаратора 8, 9, 10 или 11, второй вход которого присоединен к соответствующего запоминающего блока 16, 17, 18 или 19. Входы первого усилител  26 присоединены к выходам суммирующего блока 21 и генератора 29 опорного напр жени , а выход - к источнику 1. Выход запоминающего блока 19 соединен с первыми входами сумматоров 23 vi 25, выход запоминающего блока 18 - с первым входом сумматора 24 и вторым входом сумматора 23. Выход запоминающего блока 17 соединен с первым сумматором 22 и вторым входом сумматора 24, а выход запоминающего блока 16 - с вторыми входами сумматоров 22 и 24. Входы усилител  27 присоединены к выходам сумматоров 22 и 23, а выход - к регистратору 30. Входы усилител  28 присоединены к выходам сумматоров 24 и 25, а выход - к регистратору 31. При этом диафрагма 2 установлена на вращающейс  детали по ходу светового луча, ось симметрии которой перпендикул рна оптической оси источника 1 и выполнена крестообразной (в виде двух ортогональных пересекающихс  пр моугольных щелей), ось симметрии одной из которых совпадает с осью вращени  детали, границы квадрантов фотоприемника 3 взаимно ортогональны и параллельны соответствующим ос м симметрии диафрагмы 2. Щель может быть выполнена квадратной.

Устройство работает следующим образом. Источник 1 светового излучени , например светодиод, генерирует поток излучени , например , инфракрасного или видимого света,

падающий на диафрагму 2, закрепленную на детали, осевое и радиальное перемещени  которой измер ютс .

Часть потока излучени , пропускаема  диафрагмой 2, падает на квадранты фотоприемника 3, вызыва  по вление фототока. Вели- чина фототока максимальна дл  положени  диафрагмы 2, изображенного на чертеже, и равна нулю -при повороте детали с диафрагмой на четверть оборота, так как в зтом

случае поток излучени  полностью перекрыт и не попадает на квадранты фотоприемника 3. Таким образом, каждый злемент фотоприемника 3 генерирует фототок импульсами, частота которых равна удвоенной частоте вращени  детали. Форма импульсов зависит от конструктивного выполнени  диафрагмы 2. Опглмальной  вл етс  диафрагма, обеспечивающа  равенство освещенных и затемненных .площадей злементов фотоприемника 3.

Амплитуда импульсов фототока с каждого их элементов фотоприемника 3 определена завис щей от осевого и радиального перемещений диафрагмы 2 величиной и положением п тна излучени  на элементах фотощ)иемника 3. При зтом разность между суммой сигналов с первого 4 и второго 5 элементов и суммой сигналов с третьего 6 и четвертого 7 элементов не зависит от осевого - и пропорциональна радиальному перемещению диафрагмы 2, а разность между суммой сигналов с первого 4 и четвертого 7 элементов и суммой сигналов с второго 5 и третьего 6 элементов не зависит от радиального и пропорциональна осевому перемещеню диафрагмы 2, сигналы подаютс  на соответствующие цепочки из последовательно соединенных компаратора 8 (9,10,11), ключевого злемента 12 (13,14,15) и запоминающего блока 16 (17,18,19). Кажда  цепочка охвачена отрицательной обратной св зью с выхода запоминающего блока 16 (17,18,19) на второй вход соответствующего компаратора 8 (9,10,11) и выполн ет роль амплитудного дискриминатора.

Выходные сигналы фотоприемника 3 сравниваютс  на компараторах 8-11 с сигналами обратной св зи, поступающими с выходов запоминающих блоков 16-19 на вторые входы соответственно компараторов 8-11. Если сигнал обратной св зи меньше амплитуды

выходного сигнала фотоприемника 3, то на выходе соответствующего компаратора устанавливаетс  низкий уровень напр жени , а если сигнал обратной св зи больше амплиту

ды выходного сигнала фотоприемника 3, то на выходе соответствующего компаратора устанавливаетс  высокий уровень напр жени . Любое смещение диафрагмы 2 перераспредел ет освещенные 1шощади между элементами фо- топриемника 3, поэтому на выходе хот  бы одного из компараторов устанавливаетс  ниэ- кий уровень напр жени .

При этом логический элемент ИЛИ 20 открывает одновременно все ключевые элемен- ты 12-15 и сигналы с выходов компараторов 8-11 через открытые ключевые элементы 12-15 поступают на входы .запоминающих блоков 16-19 и измен ют сигналы на их выходах таким образом, что разностный сигнал на входах компараторов 8-11 становитс  равным нулю.

Сумма амплитуд импульсов фототока, снимаемых с выходов фотоприемника 3, не зависит от осевых и радиальных перемещений диафрагмы 2, но пропорциональна интенсивности излучени . Такой сигнал, пропорциональный интенсивности излучени  и не завис щий от положени  диафрагмы 2, получаетс  на выход суммирующего блока 21 и используетс  за- тем дл  образовани  отрицательной обратной св зи по суммарному потоку, падающему на все элементы фотоприемника 3, С помощью генератора 29 опорного напр жени  и усилител  26, выходное напр жение которого подаетс  на вход источника 1 излучени , поддерживаетс  поток излучени , падающий на фотоприемник 3, таким образом, чтобы разность сигналов на входах усилител  26 была равна нулю.

Таким образом, сигналы на выходах зало- минаюших блоков 16-19 след т за амплитудой импульсных выходных сигналов фотоприемника 3 и не завис т от частоты вращени  детали.

Далее производитс  попарное суммирова- ние выходных сигналов запоминающих блоков 16 и 17 на сумматоре 22, запоминающих блоков 18 и 19 - на сумматоре 23, запоми-. нающих блоков 17 и 18 - на сумматоре 24, запоминающих блоков 16 и 19 - на суммато ре 25.

Выходные сигналы сумматоров 22 и 23, пропорциональные радиальному перемещению детали, через усилитель 27 поступают на регистратор 30,. а выходные сигналы суммато- ров 24 и 25, пропорциональные осевому пере

j

o «|

о s

5

0

мещению детали, через усилитель 28 поступают на регистратор 31, например цифровой вольтметр или самописец.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихс  деталей, содержащий источник светового излучени , фотоприемник, диафрагму , установленную перед фотоприемником по ходу светового луча и св зываемую с исследуемой деталью, две измерительные цепи, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных компаратора, ключевого элемента и запоминающего блока, выход которого  вл етс  выходом измерительной цепи и соединен с вторым входом компаратора, последовательно соединенные суммир)тощий блок и усилитель, выход которого соединен с источником светового излученуш, генератор опорного напр жени , подключенный к второму вхо- . ду усилител , последовательно соединенные второй усилитель и регистратор, а также элемент ИЛИ, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  измерени  радиальных перемещений, он снабжен третьей и четвертой измерительными цеп ми, аналогичными первой и второй, четырьм  сумматорами , третьим усилителем и вторым регистратором , подключенным к его выходу, сумми- 1рующий блок выполнен четырехвходовым и каждый вход соединен с вь ходом соответствующей измерительной цепи, первый и второй входы каждого из сумматоров соединены соответственно с выходами первой и второй, третьей и четвертой, второй и третьей, первой и четвертой измерительных цепей, первый и второй входы первого усилител  соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, а второго усилител  - с выходами третьего и четвертого сумматоров, элемент ИЛИ выполнен четырехвходовым и соединен входами с выходами. компараторов измерительных цепей, а выходом - с вторыми входами ключевых элементов, диафрагма выполнена крестообразной, а фотоприемник - четырех- квадрантным, оси симметрии фотоприемника параллельны ос м симметрии диафрагмы, вы- . ход каждого из элементов фотоприемника соединен с первым входом ссзответствующего компаратора.

   Atmafl

   Редактор A. Отар

   Составитель Е. Глазкова Техред И.Попович

   Заказ 1938/37Тираж 670Подписное

   ВНИИ11И Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор М. СамОорска