(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА(54) ULTRASOUND METHOD OF CONTROL OF DIMENSIONS AND MOVEMENTS OF OBJECT
Изобретение относитс к измерительной технике и может примен тьс дл бесконтактного контрол размеров и перемещений деталей, механизмов и затотовок в услови х повышенной затр зненности среды, например в услови х шинного производства. Известен ультразвуковой способ контрол размеров и перемещетшй объекта по которому по времени прихода эхо-сигналов определ ют размеры и перемещени объекта 1. Однако этот способ не обеспечивает вы( точности измерени из-за вли ни температуры влажности и содержани различных ингредиентов воздуха на скорость ультразвука. Наиболее близким к описываемому изюбретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс ультразвуковой способ кон рол размеров и перемещений объекта, заключающийс в том, что контролируемый объект облучают с помощью ультразвукового излучател , размеры которого соизмеримы с габаритами контролируемого объекта, фиксируют с помощью точечного приемника отраженные сигпапы и оггредел ют их параметры 12). Озв)Швание контролируемого издели и прием отраженного сигнала осуществл ют через струйные жидасостньге звукопроводы. Однако в некоторых технологических процессах , например на шинном производстве, контактирование контролируемых объектов, с жидкостью по услови м технологического процесса недопустимо, что сш1жа;ет точность контрол . Целью изобретени вл етс повыщение точности контрол . Целъ достигаетс тем, что точечный приемник располагают между непо1движным излучателем и контролируемым изделием, перемещают его по заданному закону в направлении измер емого разМера, объекта, регистрируют местоположени приемника в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, и по координатам этих, местоположений суд т о размере объекта и его перемещении. На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - зависимость частоты V отраженного сигнала от местоположени приемника, фиксирующего этот сигнал.The invention relates to a measuring technique and can be used for non-contact control of the sizes and movements of parts, mechanisms and sharpening under conditions of increased environmental pollution, for example under conditions of tire production. The ultrasonic method of controlling the dimensions and the moving object is known, according to which the sizes and movements of the object 1 determine the time of arrival of the echoes. However, this method does not ensure you (measurement accuracy due to the influence of the humidity temperature and the content of various air ingredients on the ultrasound speed. Most close to the described essence of the technical essence and the achieved result is the ultrasonic method of controlling the sizes and displacements of the object, which means that the object under control is about They are irradiated using an ultrasonic radiator, whose dimensions are commensurate with the dimensions of the object being monitored, record the reflected sigpaps using a point receiver, and restrict their parameters 12). Sewing) The testing of the controlled product and the reception of the reflected signal are carried out through the jet constants. However, in some technological processes, for example, in tire production, the contacting of controlled objects with a liquid according to the conditions of the technological process is unacceptable, as is the case; The aim of the invention is to increase the accuracy of the control. The purpose is achieved by positioning the point receiver between the stationary emitter and the product under test, moving it according to a given law in the direction of the measured size, object, registering receiver locations in which the frequency of the reflected signals changes, and coordinates of the object are measured according to the coordinates and moving it. FIG. 1 shows the scheme of implementation of the proposed method; in fig. 2 shows the dependence of the frequency V of the reflected signal on the location of the receiver fixing this signal.
В ультразвуковое поле излучател 1 помеают контролируемый объект 2. Между ними вижетс приемник 3 ультразвуковых сигналов, оследовательно попадающий в зоны 4, 5 и 6. Способ реализуют следующим образом. Между ультразвуковым излучателем 1 и онтролируемым объектом 2, двйжу1димс направлении п, перемещают по определенному закону приемник 3 ультразвуковых колебаний с относительной скоростью V, параллельной на- Q равлению перемеще1ш контролируемого объекта , фиксируют частоту отраженного от объекта сигнала. При этом частота принимаемых сигналов зависит от местоположени приемника относительно исследуемого объекта. Это св зано 5 как с характером отражени ультразвуковых волн от исследуемого объекта, так и с акустическим эффектом Допплера. В зоне 4 отражений частота отраженного сигнала выше частоты излучаемого, поскольку приемник воспринима- 20 ет ультразвуковые колебани , отраженные от кромки объекта и найравленные ему навстречу. После того, как звукоприемник помещают в зону 5, направление отраженньгх от объекта ультразвуковых колебаний перпендикул рно 25 к направлению перемещени приемника, и поэтоМу частоты отраженных и излучаемых колебаний совпадают. В зоне 6 из-за совпадений направлени движени приемника и направлени отраженных от объекта ультразвуковых зо колебаний их частота уменьщаетс . Следовательно , местоположени , в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, позвол ют судить о размере объекта и его перемещении . Поскольку перемещение при1гмника осу- 35 ществл ют по заданному закону, то можно определить координаты Xi и Ха этих местоположений и по ним рассчитать длину исследуемого объекта L Xj -Xj. Многократное проведе . ние подобнь1х измерении позвой ет определить 40 и перемещение объекта.In the ultrasonic field of the emitter 1 a controlled object 2 is placed. Between them, a receiver 3 of ultrasonic signals is seen, subsequently falling into zones 4, 5 and 6. The method is implemented as follows. According to a certain law, the receiver 3 of ultrasonic vibrations with a relative velocity V parallel to the direction Q of the controlled object moves is fixed between the ultrasonic transducer 1 and the object under control 2, the two-axis direction n, and the frequency of the signal reflected from the object is fixed. The frequency of the received signals depends on the location of the receiver relative to the object under study. This is due to 5 both with the character of reflection of ultrasonic waves from the object under study, and with the acoustic Doppler effect. In the zone of 4 reflections, the frequency of the reflected signal is higher than the frequency of the emitted radiation, since the receiver perceives ultrasonic vibrations reflected from the edge of the object and picked up towards it. After the sound receiver is placed in zone 5, the direction of ultrasonic oscillations reflected from the object is perpendicular 25 to the direction of movement of the receiver, and therefore the frequencies of reflected and emitted oscillations coincide. In zone 6, due to the coincidence of the direction of motion of the receiver and the direction of the ultrasonic zo-oscillations reflected from the object, their frequency decreases. Consequently, the locations at which the frequency of the reflected signals changes, make it possible to judge the size of the object and its movement. Since the displacement of the detector is carried out according to a given law, it is possible to determine the coordinates Xi and Xa of these locations and from them to calculate the length of the object under study L Xj -Xj. Repeatedly spend. A measurement of similarity allows one to determine 40 and the movement of an object.
ТочностК определени размеров и перемещений по описьшаемому способу обусловлена размерами входного отверсти звукоприемного усфойства. Если звукоприемник, например j микрофон, помещен в корпус, имеющий окно дл входа ультразвуковых колебаний в виде щели щириной 0,5 мм, то достигаема погрешность измерени будет ±0,5 мм. Перемещение звукоприемного устройства можно осуществл ть , установив его в качестве сканирующего элемента на известную сканирующую систему, например виброударную.The accuracy of determining the size and displacement of the described method is due to the size of the inlet of the sound-receiving device. If a sound receiver, for example, a j microphone, is placed in a housing having an entrance window for ultrasonic vibrations in the form of a slit of 0.5 mm wide, then the measurement error to be achieved will be ± 0.5 mm. The movement of the sound-receiving device can be carried out by installing it as a scanning element on a known scanning system, for example a vibro-impact one.
В качестве датчика перемещений звукоприемного устройства может служить, например, пьезозлемент, наклеенный на пружину- корь сканирующей системы, или металлический сердечник , жестко св занный со сканатором и помещенный в магнитное поле катуШки индуктивности . Контроль изменени частоты ультразууковых колебаний, воспринимаемых звукоприемным устройством, можно осуществл ть одним из известных способов, например преобразу частоту воспринимаемых ультразвуковых колебаний в напр жение и затем сравнива полученное напр жение с напр жением, соответствующим частоте источника ультразвука.For example, a piezoelectric element glued to a scanning system spring or a metal core rigidly connected to the scanner and placed in the magnetic field of the inductance can serve as a sensor for the movements of the sound-receiving device. Monitoring the change in the frequency of ultrasonic vibrations perceived by the sound-receiving device can be carried out using one of the known methods, for example, converting the frequency of the perceived ultrasonic oscillations into a voltage and then comparing the voltage obtained with the voltage corresponding to the frequency of the ultrasound source.
Использование предлагаемого способа существенно повышает точность измерений, так как он не чувствителен к помехам, св занным с изменением температуры среды и характерным дл некоторых производств (например, дл шинного производства).The use of the proposed method significantly improves the accuracy of measurements, since it is not sensitive to interference associated with changes in ambient temperature and characteristic of some industries (for example, for tire production).