SU756415A1 - Устройство для контроля размеров изделий 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам для контроля линейных размеров и может быть использовано, например, в быстродействующих автоматических роторных машинах для разбраковки изделий поточного производства.

Известно устройство для контроля линейных размеров, содержащее контрольно-измерительные блоки с измерительными механизмами прижима детали к ба— зирующему упору, датчик отклонений размеров и исполнительный блок .

Недостатком данного устройства является отсутствие автоматической поднаст— ройки блоков устройства, что увеличивает ₍ время контроля.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для контроля размеров изделий, содержащее блок генерации тактовых импульсов, датчик отклонений, соединенный с первым выходом блока генерации, переключатель "попнастройка—измерение' подключенный первым входом к выходу

2

датчика отклонений, вторым и третьим — х первому и второму выходам блока генерации соответственно, два блока селекции, каждый из которых тремя входами связан с соответствующими выходами переключателя, подключенный к первому блоку селекции триггер с раздельными входами, блок управления, соединенный двумя входами с соответствующими выходами триггера, и исполнительный блок, соединенный с выходами второго блока селекции м.

Недостатком этого устройства является большое время подстройки, а следовательно, и контроля, обусловленное наличием кинематической управляемой связи датчика отклонений с блоком управления. Последнее снижает также точность и надежность устройства.

Цель изобретения - сокращение времени контроля и повышение точности и надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве блок генерации такто—

з 756415 4

вых импульсов снабжен вычитающим, сум- пусковые входы первого и второго динами¹

мирующим и генераторным выходами, блок управления снабжен двумя электрическими выходами и одним генераторным входом, вычитающий и суммирующий входы блока генерации тактовых импульсов подключены к первому и второму электрическим выходам блока управления соответственно, а генераторный вход блока управления связан с генераторным выхо- ю дом блока генерации тактовых импульсов.

Кроме того, блок генерации тактовых импульсов выполнен в виде импульснофазового преобразователя сдвига фаз низко-частотных импульсов в сдвиг фаз ₁₅ высокочастотных импульсов, содержащего генератор импульсов, подключенные к его выходу первый целитель частоты и блок сложения-вычитания, второй делитель частоты, подключенный к выходу ₂₀ блока сложения-вычитания, выход генератора импульсов связан с генераторным выходом блока генерации, входы блока сложения-вычитания' связаны с суммирующим и вычитающим входами блока ге- ₂₅ нерации соответственно, выходы первого и второго делителей частоты связаны с первым и вторым выходами блока генерации соответственно, а блок управления выполнен по схеме квантованной задерж- _3θ ки, содержащей элемент управления, реверсивный и рабочий счетчики, триггер, первый, второй и третий одновибраторы, первый и второй элементы И и делитель частоты, элемент управления двумя вы— ₃₃

ходами связан с входами реверсивного счетчика, выходы которого через рабочий счетчик подключены ко второму электрическому выходу блока управления и к инверсному входу триггера, прямой выход _4й которого через первый элемент И связан со счетным входом рабочего счетчика, генераторный вход блока управления свя~. зан. с другим входом первого элемента И и через делитель частоты - с прямым ₄₅ входом триггера и входами всех одновибраторов, выход первого одновибратора связан с управляющим входом рабочего счетчика, - второго - с управляющим входом элемента управления, третьего - через второй элемент И, другой вход которого подключен ко второму выходу делителя частоты, с первым электрическим выходом блока управления, элемент управления содержит два динамических триггера, пусковой вход ₅₅

каждого из которых связан с остановочным входом другого, управляющие входы триггеров объединены и соединены с управляющим входом элемента управления,

ческих триггеров связаны с первым и вторым входами блока управления соответственно.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы работы устройства в режиме "поднастройка".

Устройство содержит блок 1 генерации тактовых. импульсов, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков 2 и 3 селекции, второй выход - со вторыми входами блоков селекции, и через датчик 4 отклонений - с третьими входами блоков селекции, исполнительный блок 5, подключенный к выходам первого блока селекции, триггер 6, через который второй блок селекции связан с блоком 7 управления. Блок 1 генерации тактовых импульсов снабжен вычитающим 8 и суммирующим 9 входами и генераторным выходом 10, подключенными соответственно к первому 11, второму 12 электрическим выходам и генераторному входу 13 блока управления.

В качестве блока 1 генерации использован импульсно-фазовый преобразователь сдвига фаз низкочастотных импульсов, содержащий генератор 14 импульсов, связанный с генераторным выходом 10 непосредственно, со вторым — через делитель 15 частоты, с первым - через последовательно соединенные блок 16 сложения — вычитания и делитель 17 частоты.

Блок 7 управления выполнен по схеме квантованной задержки, содержащей элемент 18 управления, реверсивный 19 и рабочий 20 счетчики, триггер 21, первый, второй, третий одновибраторы 22,

23, 24, первый и второй элементы И 25, 26 и делитель 27 частоты. Элемент 18 управления установлен на входах 28, 29 блока управления и связан с входами 30, 31 реверсивного счетчика 19, выходы которого через рабочий счетчик 20 подключены непосредственно к выходу 12 блока управления и к инверсному входу триггера 21, прямой выход которого через элемент И 25 связан со счетным входом 32 рабочего счетчика.

Генераторный вход 13 блока управления связан с другим входом элемента И 25 и через делитель 2.7 по первому выходу 3.3 с прямым входом триггера 21 и входами одновибратора 22, 23, 24.

Выход первого одновибратора 22 связан с управляющим (записывающим) вхо756415

5

•цом 34 рабочего счетчика, выход второго одновибратора 23 — с управляющим входом 35 элемента управления, а выход третьего одновибратора 24 через элемент И 26, другой вход которого подключен 5 ко второму выходу 36 делителя частоты с первым выходом 11 блока управления.

Элемент 18 управления содержит два динамических триггера 37, 38, пусковой вход 39, 40 каждого из которых связан ю с остановочным входом 41, 42 другого и является входом 43, 44, а управляющие входы 45, 46 объединены и являются управляющим входом 35 элемента управления. ^,5

Переключатель 47 режима работы 'поднастройка-измерение' изображен в положении поднастройки датчика отклонений. Реверсивный счетчик имеет установочный вход 4 8. 20

Датчик 4 отклонений собран на фазовращателе (линейном вращающемся трансформаторе). Рабочий ход датчика (шаг резьбы) перекрывает поле допуска в сумме с полями возможного брака и соотвегствуег одному обороту фазы 1Я. При этом осуществляется фазовый сдвиг, соответствующий периоду Т следования опорных импульсов на выходе блока генерации (фиг. 2). ³⁰

По отношению к частоте генератора 14 коэффициенты деления частоты делителей 15, 17, 27 могут быть выбраны, например, как числа 1:10, 1:10, 1:100 соответственно. В общем случае величи— 35 на коэффициента деления, как и частота генератора, определяются заданной точностью поднастройки датчика 4.

Коэффициент деления делителя 27 по выходу 36 выбирается как 1:50. Счет- ⁴⁰ чик 20 представляет собой схему со счетом до фиксированного числа Н .Число Н (число разрядов счетчика 20) равно коэффициенту деления делителя 27 частоты по выходу 33 и также, как и пос— ⁴⁵ ледний, определяется заданной точностью и максимально возможным диапазоном подстройки датчика 4. Такое же число разрядов содержит и реверсивный счетчик 19 (фиг; 2). 50

Устройство имеет два режима работы: 'поднастройка' и 'измерение'. В режиме 'поднастройка' переключатель 47 находится в первом положении (изображенном на Чертеже). В этом режиме устройство осуществляет автоматическую поднастрой— ку датчика 4 по эталону. Суть поднаст—

,ройки состоит в том, что под влиянием

6

фактической расстройки датчика 4, автоматически изменяется записываемое в рабочий счетчик 20 число Р на величину, пропорциональную расстройке датчика 4, в результате импульсная последователь— ' ность на первом выходе блока 1 генерации претерпевает фазовый сдвиг на величину, даваемую расстройкой датчика 4, но обратного знака.

Это, в конечном счете, приводит к нулевой (в среднем) разности выходных напряжений фазовых индикаторов на выходе сумматора (на чертеже не показаны) в блоках 3, 2 селекции и жестко 'привязывает' центр группирования отклонений к центру поля допуска 'норма', что по своему эффекту равнозначно непосредственной поднастройке датчика 4 отклонений.

Устройство работает циклически. Цикл работы определяется периодом (фиг.

2, а, б, в, г) следования импульсов с выхода 33 делителя 27 и всегда начинается в момент, когда в счетчике 20 (фиг. 2а) уже записано число Р, . В каждом цикле происходит дозаполнение рабочего счетчика 20 (на величину Ы - Р_А)

. до переполнения, преобразование временного интервала между импульсами на выходах 11, 12 блока 7 управления в сдвиг фаз высокочастотных импульсов на первом выходе (фазовое положение которых определяет поправку на смещение центра поля допусков) блока 1 генерации, сравнение этого сдвига с фазовым сдвигом сигнала на выходе датчика 4 отклонений в блоке 3 селекции, изменение числа

в реверсивном счетчике 19 на число Р , выражающее новое значение фазы, и перенос нового числа Р в рабочий счетчик 20. При этом каждый раз осуществляется дискретная поднастройка устройства на один квант времени "С , равный периоду следования импульсов генератора 14 (с выхода 10). Абсолютное значение одной ступени поднастройки, приведенное к рабочему диапазону датчика 4, составляет в данном случае Έ; — Тд/10 (в цикле Ти укладывается десять периодов Т тактовой частоты, фиг. 2).

Для раскрытия принципа работы устройства в режиме 'поднастройка* рассмотрим случай, когда датчик 4 имеет, например, плюсовое отклонение от центра поля допусков (фиг. 2, выход датчика 4 отклонений) .

В исходном состоянии (предварительно и однократно) посредством установоч756415

8

ного входа 48 в реверсивный счетчик 19 записывается число Р^ — Н/2 (в данном случае для удобства рассуждений число 45, см. фиг. 2а, соответствующее по фазовому сдвигу положению центра группирования отклонений в центре поля допусков при настроенном датчике 4 (см. "норма" на фиг. 2а).

В момент 1₀ на выходах 33, 36 делителя 27 появляются импульсы (фиг.

2а). К этому времени в счетчике 20 записано число Гд —45, перенесенное в предыдущем цикле из счетчика 19. Импульс с выхода 33 включает одновибра— горы 22 (длительность импульса Уд ,ΤηΥ 17 ), 23 (длительность импульса Т_г , Тд > ντ*), 24 (длительность импульса Т^.7^7 \ >Г^) и через триггер 21 открывает элемент И 25 для прохода импульсов генератора 14 на счетный вход 32 счетчика 20. Начинается дозаполнение'последнего импульсами на величину Ц — Рд . Импульс с выхода 36 делителя 27, поданный в момент (ф на второй вход элемента И 26, не проходит на его выход 11, гак как в указанный момент элемент И 26 заперт по первому входу одновибратором 24. Одновременно тактовые (опорные) импульсы со второго выхода блока 1 генерации, импульсы с первого выхода бло—, ка генерации, а также импульсы с выхода датчика 4 поступают во второй блок 3 селекции, где они известным образом преобразуются. Если устройство имеет расстройку положительного знака, то раз— ³⁵ носгь выходных напряжений и_с фазовых индикаторов на выходе сумматора в блоке 3 имеет некоторое положительное значение (фиг. 2,а).

Под действием θ на выходе блока ⁴⁰ 3 селекции появляются импульсы, триггер

6. сработает по инверсному входу и включит динамический триггер 38 эле—’ мента 18 управления. Состояние, занятое . триггером 6 в первом цикле, соответст— ⁴⁵ вует положительной расстройке устройства. Поскольку импульсы генератора 14 поступают на вход 13 блока управления непрерывно, то в момент с выхода 36 (фиг. 2,а) делителя 27 следует импульс, ⁵⁰ который проходит через элемент И 26 (фиг. 2,а), открытый одновибратором 24 (длительность импульса Т^). Импульс с выхода элемента И 26 подается на вход 8 ("—") блока генерации тактовых импуль·-⁵⁵ сов, вычитая один импульс из импульсной последовательности генератора 14 на входе блока 16 сложения-вычитания. С

переполнением счетчика 20 в момент ΐ

на выходе 12 блока 7 управления возникает импульс переполнения, который подается на вход 9 (’'+*) блока 1 генера—

5 ции, суммируясь в блоке 16 сложениявычитания с импульсной последовательностью генератора 14. В этот же момент импульс переполнения через триггер 21 запирает элемент И 25. Работа 10 счетчика 20 в рассматриваемом цикле • прекращается, а так как временной интервал ф т. е. О 4 то

блок 16 сложения - вычитания не влияI⁵ ет на фазу ни одного из выходных импульсов делителя 17 (эффект от импульса вычитания компенсируется эффектом импульса сложений), вследствие чего в работе блока 3 селекции и в состоянии ²⁰ триггера 6 нет изменений. В момент 1 исчезает импульс одновибратора 23 (длительность Т_г ). Задний фронт этого импульса подается на управляющий вход 35 элемента 18 управления. Поскольку ²⁵ динамический триггер 38 включен по входу 41, то на выходе элемента 18 управления вырабатывается импульс, вычитающий из содержимого Р счетчика 19 единицу.. В момент 1 д выключается ³⁰ одновибрагор 22 й задним фронтом своего импульса (длительность Тд ) переписывает новое число Ριχ- Рд - 1. из реверсивного счетчика 19 по входу 34 в рабочий счетчик 20. Цикл заканчивается. Начало следующего цикла (фиг. 2,6) приходится на момент появления новых импульсов с выходов 33 и 36 делителя 27, и дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанной выше. Отличие заключается в том, что за счет числа Р^.в рабочем счетчике 20 изменится временной интервал между моментами 1 д и так, что (4 < 2.

. Поэтому при поступлении в момент ^д импульса с выхода 11 блока 7 управления (фиг. 2,6) блок 16 сложения-вычитания вызывает отрицательное фазовое смещение на величину 4: импульсов на первом выходе блока. 1 генерации. При подаче в момент 1· импульса с выхода 12 блока 7 импульсы первого выхода блока 1 занимают исходное (имеющее место до начала подстройки) фазовое положение, а результирующий эффект от подачи импульсов сложения и вычитания будет выражаться в получении отрицательного фазового рассогласования, рав756415

ного Έ" , только одним импульсом (фиг.

2, б). Полученное фазовое рассогласование, опорный сигнал (второй выход , блока 1 генерации) и выходной сигнал датчика 4 (фиг. 2) поступают на фазовые индикаторы в блок 3 селекции на преобразование.

В результате разность выходных напряжений 1)_с(средняя за цикл Т_и величина) фазовых индикаторов на выходе сумматора, (фиг. 2,6) уменьшается на величину СГ, пропорциональную' 37 . Напряжение управляет состоянием триггера 6. Поскольку полярность напряжения 1_1_с в рассматриваемом цикле не изменилась, состояние триггера 6 также не изменится, поэтому в момент 6 _э число Р^в реверсивном счетчика 19 уменьшится еще на единицу, а в момент ΐ ₄ новое число

_ 1 переносится в рабочий счетчик 20. В третьем цикле (фиг. 2, в) отрицательное фазовое рассогласование, равное "с; приобретут два импульса, а уменьшение напряжения 61 _с составит 2 б⁴ и т. д. до четвертого цикла.

В четвертом цикле (фиг. 2, г) напряжение изменяет знак и, соответственно, в момент смены полярности вызывает срабатывание триггера 6 по прямому входу. С изменением состояния триггера 6 в четвертом цикле (фиг. 2, г) поднастройка заканчивается. При этом окажется, что в каждом последующем цикле (законченной поднастройки или контроля) три импульса в импульсной последовательности будут иметь фазовый сдвиг, равный ~ θ', что обеспечивает результирующий эффект на выходе сумматоров в блоках 2 и 3, пропорциональный - 3 Έ. Расстройка датчика равная +3 3: таким образом, будет скомпенсирована.

В случае отрицательной расстройки датчика 4 устройство работает аналогично, прибавляя в каждом цикле по единице к содержимому счетчика 19, пока триггер 6 перейдет в нулевое состояние (сработает по инверсному входу).

После срабатывания триггера 6 переключатель 47 переводится в режим "измерение". В процессе измерений в счетчике 19 постоянно находится одно и то же число Рд — Р₃— 1, записанное в результате поднастройки. Это число в каждом, цикле переносится в рабочий счетчик 20, поддерживая таким образом постоянный фазовый сдвиг импульсной последовательности с первого выхода блока 1 относительно последовательности со ’

10

второго выхода блока 1 на величину фактической расстройки датчика 4, с которым в блоке 2 постоянно сравнивается фактический фазовый сдвиг импульсов датчике 4 относительно опорных импульсов, что эквивалентно переносу центра группирования фактических отклонений в центр поля допусков путем непосредственной настройки датчика 4.

Применение описанного технического решения позволяет осуществлять автоматическую поднасгройку контрольных устройств повышенной точности.

Claims (4)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для контроля размеров изделий, содержащее блок генерации тактовых импульсов, датчик отклонений, соединенный с первым выходом блока генерации, переключатель "поднастройка-измерение", подключенный первым входом

   к выходу датчика отклонений, вторым и · третьим - к первому и второму выходам блока генерации соответственно, два блока селекции, каждый из которых тремя входами связан с соответствующими выходами переключателя, подключенный к первому блоку селекции триггер с раздельными входами, блок управления, соединенный двумя входами с соответствующими выходами триггера, и исполнительный блок .отличающееся тем, что,с целью сокращения времени контроля и повышения точности и надежности работы, блок генерации тактовых импульсов снабжен вычитающим, суммирующим и генераторным выходами, блок управления снабжет двумя электрическими выходами и одним генераторным входом, вычитающий и суммирующий входы блока генерации тактовых импульсов подключены к первому и второму электрическим, выходам блока управления соответственно, а генераторный вход блока управления связан с генераторным выходом блока генерации тактовых импульсов.
2. 2. Устройство поп. 1, отличающееся тем, что блок генерации тактовых импульсов выполнен в виде импульсно-фазового преобразователя сдвига фаз низкочастотных импульсов, содержащего генератор импульсов, подключенные

   к его выходу первый делитель частоты и блок сложения — вычитания, второй целитель частоты, подключенный к выходу блока сложения — вычитания, выход генератора импульсов связан с генераторным

   756415

   11

   |Выходом блока генерации, входы блока сложения — вычитания связаны с суммирующим и вычитающим входами блока генерации соответственно, выходы первого и второго делителей частоты связаны с первым и вторым выходами блока генерации соответственно.
3. 3. Устройство по π. 1; отличающееся тем, что блок управления выполнен по схеме квантованной задержки, содержащей элемент управления, реверсивный и рабочий счетчики, триггер, первый, второй и третий оцновибраторы, первый и второй элементы И и делитель частоты, элемент управления двумя выхо- 15 дами связан с входами реверсивного счетчика, выходы которого через рабочий счетчик подключены ко второму электрическому выходу блока управления и к инверсному входу триггера, прямой вы- 20 ход которого через первый элемент И связан со счетным входом рабочего счетчика, генераторный вход блока управления связан с другим входом первого элемента И и через делитель частоты с пря- 25 мым входом триггера и входами всех одновибраторов, выход первого одновибра—

   12

   тора связан с управляющим входом рабочего счетчика, второго - с управляющим входом -элемента управления, третьего через второй элемент И, другой вход ко— ₅ торого подключен ко второму выходу делителя частоты, с первым электрическим выходом блока управления.
4. 4. Устройство по ш 1, отличающееся гем, что элемент управле— 10 ния содержит два динамических триггера пусковой вход каждого из которых связан с остановочным входом другого, управляющие входы триггеров объединены и соединены с управляющим входом элемента управления, пусковые входы первого и второго динамических триггеров связаны с первым и вторым входами блока управления соответственно.