Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ПРИСТРОЇ ДЛЯ АВТОМА ТИЗАЦІЇСТВОРНИХ ВИМІРЮВАНЬ

Повна автоматизація створних вимірювань можлива також при застосуванні фото­електричних датчиків лінійних переміщень. Такі датчики найбільш точно можуть відшукати енергетичний центр оптичного променя, яким задається лінія створу, тим самим визначи­ти лінійне зміщення центру об’єкта відносно опорної лінії. Опорна лінія може бути задана лазерним променем або любим іншим світловим променем, сформованим відомими дже­релами випромінювання в поєднанні з оптичною колімаційною системою.

Найбільш простою побудовою високоточного фотоелектричного датчика для створ­них вимірювань слід вважити традиційну оптичну схему розподілу світлового потоку приз — мою-ніж. Робота такого датчика в своїй основі базується на амплітудному методі виділен­ня суми і різниці електричних сингалів і докладно розглянута в § 3.3.5.2. Приведені там схеми амплітудних фотоелектричних датчиків і принцип виділення інформації дозволяють визначити величину і напрям зміщення оптичної осі приладу відносно опорної світлової лі­нії.

Експериментальні дослідження такого датчика показали високу точність визначення зміщень при створних вимірюваннях з застосуванням лазерного джерела випромінювання доповненого оптичною колімаційною системою. Середня квадратична похибка визначення енергетичного центру променя лазера склала 12 мкм в діапазоні переміщень 5 мм [94].

Другим напрямом точного визначення просторового положення енергетичного цент­ру світлового променя може бути застосування телевізійних датчиків — дисекторів. Для здійснення створних вимірювань з використанням дисекторів опорну лінію в просторі за­дають газовим лазером доповненим оптичною колімаційною системою. Випромінювання лазера, установленого на початковій точці створу, направляється безпосередньо на фото­катод дисектора, розташованого над контолюємою точкою створу. Діаметр променя лазе­ра колімаційною системою формують в межах 10 + 20 мм, при цьому допустима величи­на переміщення дисектора, яка визначається діаметром фотокатода дисектора, звично складає біля 5 мм. Побудова дисекторних датчиків і принцип визначення величини і на­пряму переміщень дисекторними датчиками розглянуті в § 3.4.4.1.

Блок-схема дисекторного створофіксатора приведена на рис. 7.7.

ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ПРИСТРОЇ ДЛЯ АВТОМА ТИЗАЦІЇСТВОРНИХ ВИМІРЮВАНЬ

Рис. 7.7. Блок-схема створофіксатора з дисекторним датчиком лінійних переміщень

Схема включає: дисектор 1 з фокусуючою 2 і відхиляючою 3 катушками, генератор пилоподібного струму 4, нуль-орган 5, підсилювач-обмежувач б, тригер 7, електронні ключі 8 і 9, реєструючий мікроамперметр 10. Якщо на фотокатод дисектора падає потік лазерного випромінювання зміщений на величину А уздовж однієї із координатних осей, то електрооптичне зображення пучка відхиляється уздовж вирізного отвору струмом пило — подібної форми і на виході дисектора знімається електричний сигнал. На вхід тригера по­ступають управляючі імпульси з генератора пилоподібного струму в момент часу, що від­повідає зворотньому ходу розгортання, і з нуль-органу в моменти часу, коли струм в відхи­ляючих котушках дорівнює нулю. Одночасно через вирізний отвір діафрагми дисектора поступає сигнал з центру фотокатода. Тригер перемикає ключі 8 і 9 і на виході виділя­ються електричні імпульси, які інтегруються мікроамперметром. Величина і знак струму на мікроамперметрі залежать від величини і напряму зміщення А оптичної осі лазерного променя з оптичної осі дисектора.

Експериментальні дослідження дисекторного датчика лінійних переміщень показали, що при струмі розфокусування 21 мА і напрузі живлення дисектора 1200В позиційні ха­рактеристики датчика при різних діаметрах лазерного променя від колімаційної системи добре погоджуються з лінійним законом. Середня квадратична похибка наведення склала 6.4 мкм , а похибка визначення зміщень об’єкта не перевищувала 38 мкм в діапазоні лі­нійних переміщень ± 5 мм.

Третім напрямом реєстрації відхилення від просторового положення енергетичного центру світлового променя, яким задається опорний напрям створу, можуть бути часово- імпульсні і число-імпульсні засоби вимірювання. Високоточні створні вимірювання часово — імпульсними датчиками базуються на визначені зміщення центра обертання модулюючого диска з спеціальними масками з вирізами відносно енергетичного центру світлового про­меня (шляхом модуляції останнього). Схеми побудови однокоординатних і двокоординат — них часово-імпульсних датчиків, принципи дії і визначення лінійних зміщень ними приве­дені в § 3.3.5.4. Застосування таких датчиків дозволяє побудувати одно — і двокоординатні автоматичні створофіксатори з високою точністю визначення нестворності. Проте слід звернути увагу на складнощі при експлуатації подібних оптико-електронних пристроїв, го­ловні із яких — складність створення зворотньо-поступових скануючих переміщень необхід­ної частоти у випадку застосування прямокутної скануючої маски, непостійність швидкості сканування, складність утримання кута нахилу модулятора та інше.

Виробничі дослідження двокоординатного часово-імпульсного датчика на створі дов­жиною біля 300 м показали, що середня квадратична похибка датчика не перевищувала 50 мкм в діапазоні лінійних переміщень 100 мм.

Фотоелектричними пристроями, призначеними для високоточного визначення ліній­них зміщень об’єктів відносно референтної прямої, заданої оптичним випромінюванням, можуть бути і число-імпульсні датчики, розглянуті в § 3.3.5.4. В цьому випадку параметри щілин спіралей Архімеда р0, р і рт вибираються у відповідності з необхідним діапазо­ном вимірювання можливих лінійних переміщень і в залежності від діаметра пучка випро­мінювання.

Точність визначення лінійного зміщення осі світлового пучка від центру число-ім — пульсного датчика залежить, в першу чергу, від частоти модуляції потоку випромінювання. Чим вища частота модуляції fM, тим меншому лінійному зміщенню відповідає один ім­пульс. Якщо необхідна точність вимірювання лінійних зміщень складає, наприклад, 0,5 мм, то ціна значення одного імпульсу повинна бути приблизно на порядок менше і дорівнювати 0,05 мм. Середня квадратична похибка визначення лінійних зміщень число — імпульсними датчиками знаходиться в межах 5 мкм в діапазоні лінійних переміщень 10 мм.

При виконанні створних вимірювань середнього класу точності з застосуванням ла­зерного променя можливо використання більш простих по конструкції фотоелектричних пристроїв, наприклад, датчика лінійних зміщень з конденсором [68].

Оставить комментарий