SU1392342A1 - Measuring head - Google Patents
Measuring head Download PDFInfo
- Publication number
- SU1392342A1 SU1392342A1 SU864159842A SU4159842A SU1392342A1 SU 1392342 A1 SU1392342 A1 SU 1392342A1 SU 864159842 A SU864159842 A SU 864159842A SU 4159842 A SU4159842 A SU 4159842A SU 1392342 A1 SU1392342 A1 SU 1392342A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- measuring
- inputs
- output
- tip
- piezoelectric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано , например, в координатно-изме- рительных мапшнах при контроле сложных поверхностей. Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей. Сигналы, подаваемые на А-А возбуждающий электрод 7 с генератора 13 высокочастотных колебаний, возбуждают в возбудителе резонансные колебани , которые передаютс на измери-. тельный наконечник. В случае, если измерительный наконечник не касаетс контролируемого издели ,, сигнал на .выходе фазометра 14 равен нулю. При касании наконечником контролируемого издели на выходе фазометра 14 по вл етс сигнал, фиксирующий касание, вследствие того, что сигнал с электрода 8 будет сдвинут по фазе относительно сигнала с генератора 13 колебаний . Одновременно с выхода сумматора 15 по вл етс сигнал, пропорциональный силе реакции издели по оси OZ. Сигналы на выходах сумматоров 16, 17 пропорциональны соответственно составл ющим проекций сил реакций из- ,П а б а с ОС ее 1ч5 Со 15The invention relates to a measurement technique and can be used, for example, in coordinate measurement maps when monitoring complex surfaces. The aim of the invention is to expand the functionality. The signals supplied to the A-A excitation electrode 7 from the generator 13 high-frequency oscillations, excite resonant oscillations in the exciter, which are transmitted to the measured. telny tip. In case the measuring tip does not touch the product under test, the signal at the output of the phase meter 14 is zero. When the tip of the monitored product is touched, a touch-fixing signal appears at the output of the phase meter 14, due to the fact that the signal from electrode 8 will be out of phase with respect to the signal from oscillator 13. Simultaneously from the output of the adder 15, a signal appears that is proportional to the strength of the product's reaction along the OZ axis. The signals at the outputs of the adders 16, 17 are proportional to the respective components of the projections of the reaction forces from, PS and its OS is 1 to 5 From 15
Description
дели по ос м X и Y. На входы сумма- TJopOB 16, 17 сигналы поступают с электродов 9-12. В регистраторе 18divide by the X and Y axes. The inputs to the sum-TJopOB 16, 17 signals come from electrodes 9-12. In the registrar 18
рассчип.шаютс по укачанным сигналам координаты точки касани Z, X, Y. 2 ип.The coordinates of the contact point Z, X, Y are calculated according to the increased signals. 2 Ip.
1one
Изобретение относитс к измери- гельной технике и может быть исполь- Ьовано, например, в координатно-иэме- ительных машинах при контроле слож- |ньгх поверхностей.The invention relates to a measuring technique and can be used, for example, in coordinate and imaging machines for controlling complex surfaces.
I Цель изобретени - расширение фун- кциональных возможностей измеритель- |ной головки за счет обеспечени воз- 1МОЖНОСТИ получени информации о вели-- |чине и направлении вектора из точки касани к центру измерительного наконечника .I The purpose of the invention is to expand the functional capabilities of the measuring head by ensuring the possibility of obtaining information about the magnitude and direction of the vector from the point of contact to the center of the measuring tip.
На фиг.1 изображена измерительна головка, вид спереди; на фиг.2 - разрезы А-А,Б-Б и В-В на фиг.1 (пьезоке- рамического стержн и блок-схема подключени измерительных блоков).Figure 1 shows the measuring head, front view; Fig. 2 shows sections A-A, B-B and B-B in Fig. 1 (a piezoceramic rod and a block diagram for connecting measuring units).
Измерительна головка (фиг.1) содержит корпус 1, держатель 2, соеди- неннь1й с корпусом при помощи торцового зубчатого сопр жени , осевой нат г которого обеспечиваетс пружиной 3. К держателю прикреплен пьезокера- мический цилиндрический стержень 4 с измерительньм наконечником 5. Внутренний электрод 6 пьезокерамического стержн (фиг. 2) заземлен и выполнен в виде проволоки, ось которой совпадает с продольной осью стержн , а длина равна длине стержн . Наружный злектрод разделен на возбуждающий 7 и на измерительные 8 - 12 электроды. Возбуждающий электрод 7 подсоединен к высокочастотному генератору 13 электрических колебаний. Измерительный электрод 8 подключен к входам фазометра 14 и сумматора 15, на другой вход которого подключен выход высокочастотного генератора 13 электрических колебаний. Измерительные электроды 9 и 11 подключены к входам сумматора 16, а измерительные электроды 10 и 11 - к входам сумматора 1 7. Выходы всех трех сумматоров и фазометра подключены к регистратору 18, напршчер ЭВМ, координатно-измеритель- ной машины.The measuring head (Fig. 1) includes a housing 1, a holder 2, which is connected to the housing by means of an end gear, the axial tension of which is provided by a spring 3. A piezoceramic cylindrical rod 4 with a measuring tip 5 is attached to the holder. 6 piezoceramic rod (Fig. 2) is grounded and made in the form of wire, the axis of which coincides with the longitudinal axis of the rod, and the length is equal to the length of the rod. The outer electrode is divided into exciting 7 and measuring 8 - 12 electrodes. The exciting electrode 7 is connected to a high-frequency generator 13 of electrical oscillations. The measuring electrode 8 is connected to the inputs of the phase meter 14 and the adder 15, to the other input of which the output of the high-frequency generator 13 of electrical oscillations is connected. The measuring electrodes 9 and 11 are connected to the inputs of the adder 16, and the measuring electrodes 10 and 11 are connected to the inputs of the adder 1 7. The outputs of all three adders and the phase meter are connected to the recorder 18, like a computer of the coordinate measuring machine.
Сумматоры 15-17 служат дл измерени разности амплитуд двух электрических сигналов.Adders 15-17 are used to measure the difference in amplitudes of the two electrical signals.
Измерительна головка работаетMeasuring head working
5 следующим образом.5 as follows.
На возбуждающий электрод 7 с генератора 13 подаетс высокочастотное напр жение,под действием которого в пьезоэлектрическом возбудителе воз0 буждаютс резонансные продольные колебани . Из-за пр мого пьезоэффекта в измерительных электродах 8-12 возбуждаютс электрические зар ды той же частоты.A high-frequency voltage is applied to the exciting electrode 7 of the generator 13, under the action of which resonant longitudinal oscillations are excited in a piezoelectric exciter. Due to the direct piezoelectric effect in the measuring electrodes 8-12, electric charges of the same frequency are excited.
5 Амплитуды колебаний в этих электродах завис т от силы, с которой наконечник действует на поверхность. Если наконечник не касаетс с поверхностью , то из-за симметричности5 The amplitudes of oscillations in these electrodes depend on the force with which the tip acts on the surface. If the tip does not touch the surface, then due to the symmetry
20 электродов 9 - 12 на выходах сумматоров 16 и 17 будет нулевой сигнал, а на вькоде сумматора 15 устанавливаетс нуль.The 20 electrodes 9-12 at the outputs of the adders 16 and 17 will have a zero signal, and the code of the adder 15 will set to zero.
Частоту генератора выбирают близ25 кой к основной (первой) форме собственных колебаний.измерительной головки . Благодар высокой добротности колебательной системы измерительного рычага сдвиг фаз между колебани ми иThe frequency of the generator is chosen close to the main (first) form of natural oscillations of the measuring head. Due to the high quality factor of the oscillatory system of the measuring lever, the phase shift between oscillations and
30питающим напр жением незначителен. Вследствие этого на вькоде. фазометра 14 напр жение будет равно нулю, если измерительный наконечник не касаетс контролируемого объекта.The power supply voltage is negligible. As a result, on the code. In phase 14, the voltage will be zero if the measuring tip does not touch the object being monitored.
5five
В момент касани измерительногоAt the moment of touching the measuring
наконечника контролируемого объекта резко снижаетс добротность колебательной системы, в результате чегоthe tip of the object being monitored, the quality factor of the oscillatory system is sharply reduced, as a result
0 сдвиг фаз между питающим напр жением и колебанием увеличиваетс , что регистрируетс фазометром 14 и ЭВМ. Направление нормали .из точки соприкосновени измерительного рычага0, the phase shift between the supply voltage and the oscillation increases, which is recorded by the phase meter 14 and the computer. The direction of the normal. From the point of contact of the measuring lever
г с измер емой поверхностью находитс как направление силы, с которой мерительна головка давит на поверхность , или направление, противоположное силы реакции.The g with the measured surface is the direction of the force with which the measuring head puts pressure on the surface, or the direction opposite to the reaction force.
Вектор силы (фиг. 1) раскладываетс на составл ющие части:The force vector (Fig. 1) is decomposed into its component parts:
FXFx
.1.one
i + F,,- + F.-k, i + F ,, - + F. -k,
и it - единичные векторы, параллельные ос м Ох Ои и 0 соответственF , iF и Fand it are the unit vectors parallel to the axes Ox and 0, respectively, F, iF and F
но;but;
2 - величины проекций силы F реакции на оси2 - the magnitude of the projections of the force F reaction on the axis
ОABOUT
XX
Oj и ОгOj and og
соответственно .respectively.
Колебани после касани происход т в плоскости, проход щей через ось Oj и точку касани . Так как электрод 8 сплошной, то напр жение на немThe oscillations after tangency occur in a plane passing through the axis Oj and the point of tangency. Since the electrode 8 is solid, the voltage on it
пропорционально только линейным коле-„ ратора высокочастотных колебаний, ребани м системы вдоль оси 0. Величина амплитуды напр жени на электроде 8 тем больше, чем меньше составл юща FJ силы, т.е.proportional only to the linear color of the high-frequency oscillations, the system re- bar along the axis 0. The magnitude of the voltage amplitude on the electrode 8 is greater, the smaller the force component FJ, i.e.
гистратор, св занный с выходом последнего , отличающа с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей головки за счет обеспечени возможности получени информации о величине и направлении вектора из точки касани к центру измерительного наконечника, головка снабжена трем сумматорами, пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний выполнен в виде пьезоэлектрического цилиндрического стержн с радиальной пол ризацией, внутренним электродом, размещенным по оси стержн , и наружным электродом, размещенным на поверхности стержн , внутренний электрод заземлен, наружный электрод разделен на три изолированные одна от другой части, нижн и средн части представл ют собой кольца, верхн часть разделена на четыре изолированных друг от друга симметричных кольцевых сегмента, нижн часть вл етс возбуждающим электродом и подключены к первому входу первого сумматора, средн часть - к вторым входам фазометра и первого сумматора,диаметрально противоположные сегменты верхней части - к первому и второму входам соответст|Ug| |U,ol - 1-FA histor connected to the output of the latter, characterized in that, in order to expand the functionality of the head by providing the possibility of obtaining information about the magnitude and direction of the vector from the touch point to the center of the measuring tip, the head is equipped with three adders, the piezoelectric mechanical oscillator is made in a piezoelectric cylindrical rod with a radial polarization, an internal electrode placed along the axis of the rod, and an external electrode placed on the surface The internal rod is grounded, the outer electrode is divided into three insulated one from another, the lower and middle parts are rings, the upper part is divided into four symmetric ring segments isolated from each other, the lower part is the exciting electrode and connected to the first one the input of the first adder, the middle part to the second inputs of the phase meter and the first adder, diametrically opposite segments of the upper part to the first and second inputs correspond to | Ug | | U, ol - 1-F
XX
IUg I - амплитуда колебаний напр жени на электроде 8; lUj, - амплитуда колебаний напр жени на электродах 8-12 в отсутствие касани ; 1 - коэффициент пропорциональности .IUg I is the amplitude of voltage fluctuations on the electrode 8; lUj, is the voltage oscillation amplitude at the electrodes 8-12 in the absence of contact; 1 - proportionality coefficient.
Таким образом, на выходе суммато- 5 получаем сигналThus, at the output of sum 5, we get the signal
lu.oi - 1и„1,lu.oi - 1and „1,
I-FZ - 6I-fz - 6
пропорциональный Fj.proportional to fj.
Разность амплитуд напр жений на электродах 9 и 11 пропорциональна моменту изгиба стержн , действующему в плоскости ZOX, т.е. составл ющей F. В свою очередь разность амплитуд напр жений на электродах 10 и 12 пропорциональна моменту изгиба стержн , действующему в плоскости ZOY, т.е. составл ющей F,,.The difference in voltage amplitudes on electrodes 9 and 11 is proportional to the moment of rod bending acting in the ZOX plane, i.e. F. In turn, the difference in voltage amplitudes on electrodes 10 and 12 is proportional to the moment of rod bending acting in the ZOY plane, i.e. component F ,,.
Таким образом, из сумматоров 15 - 17 на ЭВМ поступают сигналы, пропорциональные составл ющим FThus, from adders 15-17, signals are received on the computer that are proportional to the components F
3535
4040
4545
22
XX
гистратор, св занный с выходом последнего , отличающа с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей головки за счет обеспечени возможности получени информации о величине и направлении вектора из точки касани к центру измерительного наконечника, головка снабжена трем сумматорами, пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний выполнен в виде пьезоэлектрического цилиндрического стержн с радиальной пол ризацией, внутренним электродом, размещенным по оси стержн , и наружным электродом, размещенным на поверхности стержн , внутренний электрод заземлен, наружный электрод разделен на три изолированные одна от другой части, нижн и средн части представл ют собой кольца, верхн часть разделена на четыре изолированных друг от друга симметричных кольцевых сегмента, нижн часть вл етс возбуждающим электродом и подключены к первому входу первого сумматора, средн часть - к вторым входам фазометра и первого сумматора,диаметрально противоположные сегменты верхней части - к первому и второму входам соответстсилы реакции соответственно. Коорди- 50 венно второго и третьего сумматоров, наты точки касани рассчитываютс а выходы сумматоров соединены с соотЭВМ по сигналам с сумматоров,A histor connected to the output of the latter, characterized in that, in order to expand the functionality of the head by providing the possibility of obtaining information about the magnitude and direction of the vector from the touch point to the center of the measuring tip, the head is equipped with three adders, the piezoelectric mechanical oscillator is made in a piezoelectric cylindrical rod with a radial polarization, an internal electrode placed along the axis of the rod, and an external electrode placed on the surface The internal rod is grounded, the outer electrode is divided into three insulated one from another, the lower and middle parts are rings, the upper part is divided into four symmetric ring segments isolated from each other, the lower part is the exciting electrode and connected to the first one the input of the first adder, the middle part to the second inputs of the phase meter and the first adder, diametrically opposite segments of the upper part to the first and second inputs of the corresponding reaction forces, respectively. Coordinately with the second and third adders, the nats of the touch point are calculated and the outputs of the adders are connected to the corresponding computers by signals from the adders,
Координаты точки соприкосновени находит ЭВМ при помощи отсчета из центра измерительного наконечника против направлени силы реакции радиуса наконечника.The contact point coordinates find the computer by counting from the center of the measuring tip against the direction of the reaction force of the tip radius.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864159842A SU1392342A1 (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Measuring head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864159842A SU1392342A1 (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Measuring head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1392342A1 true SU1392342A1 (en) | 1988-04-30 |
Family
ID=21272288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864159842A SU1392342A1 (en) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Measuring head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1392342A1 (en) |
-
1986
- 1986-09-30 SU SU864159842A patent/SU1392342A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР 1048298, кл. G 01 В 5/02, I98I. Авторское свидетельство СССР № 918778, кл. G 01 В. 5/02, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3549590B2 (en) | Acceleration / angular velocity sensor | |
SU1095065A2 (en) | Measuring head | |
US4546658A (en) | Piezoelectric force/pressure sensor | |
JPS6466540A (en) | Viscometer | |
US2873604A (en) | Apparatus for determining vibration characteristics | |
JPH0520693B2 (en) | ||
US5247252A (en) | Sensor for determining angular velocity with piezoceramic component formed as thickness shear oscillator | |
GB2141286A (en) | Piezoelectric crystal resonator | |
US3302454A (en) | Resonant sensing devices | |
SU1392342A1 (en) | Measuring head | |
US4857792A (en) | Circular direction vibrator | |
JP2001194155A (en) | Motion sensor | |
KR100210707B1 (en) | Vibration gyroscope | |
SU1434323A1 (en) | Apparatus for checking hardness | |
RU2042942C1 (en) | Electroacoustic hardness gauge | |
JP2000329613A (en) | Oscillatory displacement detector | |
RU1816321C (en) | Accelerometer | |
SU847094A1 (en) | Piezoelectric manometer | |
SU1337723A1 (en) | Measuring head for hardness check | |
SU1631252A1 (en) | Measuring head | |
SU581393A1 (en) | Device for measuring forces | |
SU669186A1 (en) | Apparatus for measuring small motions and deformations | |
JPS6033057A (en) | Acceleration sensor | |
SU957021A2 (en) | Device for measuring pressure | |
SU1647223A1 (en) | Measuring head |