BE1002681A6

BE1002681A6 - Detektie-element en inrichtingen die zulk element toepassen.

Info

Publication number: BE1002681A6
Application number: BE8801444A
Authority: BE
Original assignee: Htt High Technology Traders Lt
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1991-04-30

Abstract

Detektie-element daardoor gekenmerkt dat het hoofdzakelijk bestaat uit een kamer (2) die gedeeltelijk met vloeistof (3) is gevuld; minstens één boven de vloeistofspiegel geplaatste lichtbron (5); en minstens één optische voeler (6) die het aan de vloeistofspiegel (4) in de richting hiervan weerkaatste licht (7) van de lichtbron (5) kan waarnemen en die een uitgangssignaal (8) aflevert dat bedoeld is aan een verwerkingseenheid (9) te worden toegevoerd.

Description

EMI1.1

Detektie-element en inrichtingen die zulk element toepassen.

. ... , I....-.-.. toepassen.

Deze uitvinding heeft betrekking op een detektie-element, alsmede inrichtingen die zulk element toepassen.

De uitvinding betreft eveneens een detektie-element dat voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt, doch dat hoofzakelijk bedoeld is voor het meten van hoeken, het meten van hoekafwijkingen en het waarnemen van trillingen.

Tot dit doel bestaat de uitvinding uit een detektieelement met als kenmerk dat het hoofdzakelijk gevormd is uit een kamer die gedeeltelijk met vloeistof is gevuld ; minstens een boven de vloeistofspiegel geplaatste lichtbron ; en minstens een optische voeler die het aan de vloeistofspiegel in de richting hiervan weerkaatste licht van de lichtbron kan waarnemen en die een uitgangssignaal

kan afleveren dat bedoeld is aan een verwerkingseenheid te worden toegevoerd.

Het detektie-element kan bijzonder klein worden uitgevoerd, waartoe voor de kamer in dat geval bij voorkeur een ampulvormig element word aangewend. De werking en een aantal specifieke toepassingen van het detektie-element zullen uit de verdere beschrijving blijken.

Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen zijn hierna, als voorbeelden zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven, met verwijzingen naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch het detektie-element volgens de de uitvinding weergeeft ; figuren 2 en 3 de aanwending van het detektie-element in twee toepassingen weergeeft ; figuren 4 en 5 betrekking hebben op een nivelleer- instrument dat van het voornoemde detektie-element gebruik maakt ; figuur 6 schematisch een automatische hoekinstelin- richting voor een werktafel weergeeft, waarbij een detektie-element zoals voornoemd wordt aangewend.

Zoals weergegeven in figuur 1 bestaat het detektie-element 1 volgens de uitvinding hoofdzakelijk uit een kamer 2 die gedeeltelijk met vloeistof 3 is gevuld, minstens één boven de vloeistofspiegel 4 geplaatste lichtbron 5, en minstens één optische voeler of detektor 6 die het aan de
EMI3.1
.... - vloeistofspiegel 4 in de richting van deze voeler 6 weerkaatste, licht 7 van de lichtbron 5 kan waarnemen en
EMI3.2
.'... -...... -.................... -'., die een uitgangssignaal 8 aflevert dat bedoeld is aan een .....'".. -., -. verwerkingseenheid 9 te worden toegevoerd.

Bij de toepassing van het detektie-element 1 wordt uiteraard in een geschikte elektrische voeding 10 voorzien, bijvoorbeeld een miniatuurbatterij, zulks voor de voeding van, enerzijds, de lichtbron 5, en anderzijds, de verwerkingseenheid 9.

De kamer 2 word bij voorkeur begrensd door een ballonvormig of een ampulvormig element, waarbij de lichtbron 5 en de optische voeler 6 in de wand 11 hiervan zijn gelokaliseerd. De wand bestaat bij voorkeur in mat glas. Voor de lichtbron 5 wordt bij voorkeur een opto-elektronische komponent aangewend die een ultraviolette lichtbundel genereert. Om een optimale reflektie van deze bundel te bekomen bestaat de vloeistof bij voorkeur uit kwik. Ten einde de oxidatie van het kwik te vermijden kan de kamer 2 onder vacuüm gebracht worden.

De optische voeler 6 bestaat bij voorkeur uit een lichtgevoelige weerstand.

De fundamentele werking van het detektie element 1 word schematisch in figuren 2 en 3 weergegeven. Door, zoals weergegeven in figuur 2, het detektie-element 1 onder hoek te plaatsen, wijzigt de onderlinge positie tussen enerzijds de lichtbron 5 en de optische voeler 6 en anderzijds de vioeistofspiegel 4, zodanig dat de optische voeler 6 in funktie hiervan minder of meer licht ontvangt.

Figuur 3 geeft een toepassing waarbij het detektieelement 1 als een trillingsgevoelig element word aangewend. Door de trillingen ontstaat een golfpatroon aan de vloeistofspiegel 4 waardoor de uit de lichtbron 5 tredende lichtbundel diffuus wordt weerkaatst. Bij toename van de intensiteit van de trillingen vermindert de door de optische voeler 6 waargenomen lichtintensiteit vanwege de toenemende verspreiding van het weerkaatste licht.

Het is duidelijk uit figuren 2 en 3 dat de verwerkingseenheid 9 in de belangrijkste toepassingen dan ook van het type moet zijn dat een bruikbaar uitgangssignaal 12 aflevert dat in funktie is van de aan de optische voeler 6 waargenomen globale lichtintensiteit.

Een belangrijke toepassing van het detektie-element 1 is in nivelleerinstrumenten, een en ander zodanig dat de tot nu toe bekende klassieke waterpas eenvoudig kan worden vervangen door een digitaal meetinstrument.

In figuren 4 en 5 zijn respektievelijk schematisch en in
EMI5.1
. -... -..... ;. ; buitenaanzicht de opbouw van dergelijk nivelleerinstrument ....... & ........ -. - 13 weergegeven. De verwerkingseenheid 9 bestaat hierbij .. .. "" hoofdzakelijk uit een vergelijkingseenheid 14 zoals -. ¯. ............ v,. -'.. -... bijvoorbeeld een Wheatstonebrug of een andere meetbrug, ..... -..... -. een analoog-digitaal omzetter 15, een rekeneenheid 16 en een digitale uitleeseenheid 17.

De verschillende elektronische circuits worden uiteraard op gepaste wijze gevoed door middel van de voeding 10. De werking berust er hoofdzakelijk in dat in de vergelijkingseenheid 14 een spanning wordt gegenereerd die evenredig is met de aan de optische voeler 6 opgevangen lichtintensiteit, dat deze spanning omgezet word in een digitale waarde, dat deze digitale waarde verder verwerkt wordt bijvoorbeeld ten opzichte van een referentie waarde en dat tenslotte een digitale uitlezing plaatsvindt van het aantal graden van de hoek A waaronder het detektieelement 1 en aldus het nivelleerinstrument 13 staat schuingesteld. Het is duidelijk dat de inrichting bedoeld

is voor het meten van relatief kleine afwijkingen, zulks tot op grote nauwkeurigheden.

Volgens een eerste mogelijkheid kan het nivelleerinstrument bij de fabrikatie geijkt worden ten opzichte van een perfekt horizontaal vlak. Volgens een andere mogelijkheid kan de inrichting ook worden voorzien van een reseteenheid 18 waarmee de uitleeseenheid 17 op "0" kan gesteld worden, terwijl bij een volgende meting dan de afwijking wordt weergegeven ten opzichte van het referentievlak waarop de inrichting op "0" werd gesteld.

Volgens nog een andere mogelijkheid kunnen een rekeneenheid 16 en een reseteenheid 18 worden gebruikt die toelaten automatisch het perfekt horizontaal vlak (of vertikale vlak in het geval een nivelleerinstrument voor rechtop gebruik) en/of de absolute afwijking ten opzichte van dit vlak te bepalen.

Tot dit doel bevat de rekeneenheid 16 middelen, in de vorm van elektronische schakelingen, die opeenvolgend toelaten : dat nadat het nivelleerinstrument 13 op het te meten oppervlak is geplaatst en de nulsteltoets een eerste maal is ingedrukt, een eerste meetwaarde in het geheugen wordt ingelezen (hetgeen een referentiewaarde is die "0" mag zijn) ; dat nadat het nivelleerinstrument in zijn vlak gedraaid is over 180 graden en de nulsteltoets een tweede maal is

ingedrukt, een tweede meetwaarde wordt bekomen die de afwijking van het instrument ten opzichte van zijn eerste positie weergeeft ; en dat uiteindelijk het verschil tussen de twee voornoemde waarden door twee gedeeld wordt, en het resultaat wordt afgebeeld op de digitale uitleeseenheid 17.

Het is duidelijk dat de waarde, zoals bekomen door zoals bovengenoemd te handelen en door bovengenoemde berekeningen te maken, gelijk is aan de absolute hoekafwijking van het gemeten oppervlak ten opzichte van
EMI7.1
....'".. - -",.. ............. -............. -.'"-'''.. ¯. .... -- -. de horizontale (of vertikale) richting. Zoals hierna nog .............. - -"...., ......... "...........,....... vermeld kan het positieve of negatieve teken van het ............ -... resultaat van bovengenoemde berekening gebruikt worden als een middel om de richting van de schuinstelling te bepalen.

Zoals weergegeven in figuur 5 wordt het geheel passend in een bij voorkeur prismatisch lichaam 19 ingebouwd.

Uiteraard kan de inrichting ook voorzien worden van middelen die bepalen welke het hoogst en laagst gesitueerde uiteinde van het lichaam 19 is, zulks om aan te duiden volgens welke richting de gemeten schuinstelling zieh voordoet. De uitlezing van het aantal graden kan dan bijvoorbeeld zoals weergegeven in figuur 5 vooraf gegaan worden, respektievelijk gevolgd worden door een indikatie H of L. De indikatie H duidt het hoogste uiteinde aan,

terwijl de indikatie L het laagste uiteinde weergeeft, zulks uiteraard te verstaan in verhouding tot het ingestelde referentievlak.

Het ligt voor de hand dat in het lichaam 19 een tweede detektie-element 1A kan worden ingebouwd, volgens de in figuur 5 aangeduide richting Y, zulks omdat het nivelleerinstrument evenals een klassieke waterpas ook kan worden gebruikt voor het meten van afwijkingen ten opzichte van de loodrechte.

Het is duidelijk dat het detektie-element 1 op analoge wijze ook als hoekmeter in werktuigmachines kan worden gebruikt. Een voorbeeld hiervan word schematisch in figuur 6 weergegeven waarbij een werktafel 20 en een hierop geplaatst werkstuk 21 onder hoek kunnen gesteld worden. De verdraaiing van de werktafel 20 gebeurt via een eerste roterend element 22 dat via bijvoorbeeld een rondsel 23 en een motor 24 wordt aangedreven. Op het roterende element 22 is een stapmotor 25 bevestigd, waarvan de as 26 een tweede roterend element 27 draagt.

Het detektie-element 1 is op het roterende element 27 bevestigd.

Wanneer nu bijvoorbeeld de werktafel onder een hoek van 21, 5 graden dient ingesteld te worden, wordt door middel van de motor 24 een verdraaiing van 21 graden aan het element 22 gegeven, bijvoorbeeld volgens pijl P, terwijl aan de stapmotor 25 tevens een verdraaiing van 21 graden wordt gegeven, doch in tegengestelde draaizin zodanig dat het detektie-element 1 horizontaal blijft. De fijn-
EMI9.1
...... d'"............... stelling, met andere woorden in dit geval het instellen .. -... van 0, 5 graden, gebeurt dan met behulp van dit detektie-element 1 en uitsluitend de motor 24. Via de stuureenheid 28 wordt de motor 25 geblokkeerd en wordt de motor 24 aangedreven tot het detektie-element 1 een indikatie weergeeft die overeenstemt met 0, 5 graden.

De werktafel 20 is dan volgens de gewenste hoek ingesteld.

Het dient opgemerkt te worden dat in feite uitsluitend het detektie-element 1 aan de werktafel moet gemonteerd worden en dat alle overige onderdelen van de inrichting, zoals delen 14-18, kunnen worden ondergebracht in een afzonderlijke eenheid en/of deel kunnen uitmaken van een bestaande microprocessor. Het is duidelijk dat het detektie-element A op geschikte wijze met voornoemde eenheid is verbonden, bijvoorbeeld door middel van kabels en kabelverbindingen.

Het detektie-element 1 kan in alle soorten machines worden aangewend, inbegrepen robots.

Vanzelfsprekend kan het detektie-element 1 nog in een groot aantal andere toepassingen worden aangewend. De toepassing volgens figuur 3 is bijvoorbeeld geschikt voor alarminstallaties, alsook voor het vaststellen van trillingen in machines. Bij een alarminstallatie kan het detektie-element 1 op een vloer of dergelijke gemonteerd
EMI10.1
... ¯. - "'-" worden. Bij het binnentreden van een kamer trilt het detektie-element 1 en wijzigt de lichtinval op de optische
EMI10.2
.. -.. voeler 6, hetgeen ook een wijziging in het uitgangssignaal 8 teweeg brengt, waardoor een alarmsignaal kan worden ingeschakeld.

Het dient opgemerkt te worden dat in de meest fundamentele uitvoeringsvorm onder de verwerkingseenheid 9 ook middelen worden verstaan die de rechtstreekse visuele waarneming van het licht 7 aan de voeler 6 toelaten, of althans hieraan gelijkaardige middelen. De voeler 6 en de verwerkingseenheid 9 kunnen alsdusdanig bestaan uit een kijkglaasje of een glaasje waarop de weerkaatste lichtbundel wordt geprojekteerd.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeelden beschreven en in de figuren weergegeven

uitvoeringsvormen, doch dergelijk detektie-element en de inrichtingen die zulk element toepassen kunnen in verschillende vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader der uitvinding te treden.

Claims

Konklusies EMI12.1 ---------- 1.-Detektie-element, daardoor gekenmerkt dat het hoofdzakelijk bestaat uit een kamer (2) die gedeeltelijk met vloeistof (3) is gevuld ; minstens één boven de vloeistofspiegel geplaatste lichtbron (5) ; en minstens een optische voeler (6) die het aan de vloeistofspiegel (4) in de richting hiervan weerkaatste licht (7) van de lichtbron (5) kan waarnemen en die een uitgangssignaal (8) aflevert EMI12.2 .. - .. -........ dat bedoeld is aan een verwerkingseenheid (9) te worden toegevoerd.

2.-Detektie-element volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat de kamer (2) bestaat uit een gesloten ballonvormig element, waarbij de lichtbron (5) en de optische voeler (6) in de wand (11) hiervan zijn gelokaliseerd.

3.-Detektie-element volgens konklusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de wand van de kamer (2) bestaat uit glas.

4.-Detektie-element volgens konklusie 3, daardoor gekenmerkt dat de wand van de kamer (2) uit mat glas bestaat. <Desc/Clms Page number 13> 5.-Detektie-element volgens één der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat de vloeistof (3) bestaat uit kwik.

6.-Detektie-element volgens één der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat de lichtbron (5) EMI13.1 ...... -. bestaat uit een opto-elektronische komponent die een .. -"'-. "". --"'. ""-' "'" - -... 0 ". "-"""'" ultraviolette lichtbundel genereert.

"', 7.-Detektie-element volgens één der voorgaande ............ ... -..... konklusies, daardoor gekenmerkt dat de optische voeler (6) bestaat uit een lichtgevoelige weerstand.

8.-Detektie-element volgens een der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat de kamer (2) met de voornoemde vloeistof (3) vacuüm is.

9.-Inrichting die een detektie-element volgens een der konklusies 1 tot 8 toepast, daardoor gekenmerkt dat zij voorzien is van een verwerkingseenheid (9) van het type dat een uitgangssignaal (12) aflevert in functie van de aan de optische voeler (6) waargenomen lichtintensiteit.

10.-Inrichting volgens konklusie 9, daardoor gekenmerkt dat zij bestaat in een nivelleerinstrument (13), gevormd door een lichaam (19) ; minstens een vast in het lichaam <Desc/Clms Page number 14> bevestigd detektie-element (1) dat, zoals voornoemd, hoofdzakelijk bestaat uit een gedeeltelijk met vloeistof (3) gevulde kamer (2), een lichtbron (5) en een optische voeler (6) ; en een verwerkingseenheid (9), waarbij de verwerkingseenheid (9) de schuinstelling van het nivelleerinstrument ten opzichte van een referentiepositie weergeeft.

11.-Inrichting volgens konklusie 10, daardoor gekenmerkt EMI14.1 . &num; - &num;. dat de verwerkingseenheid (9) hoofdzakelijk is . &num;. samengesteld uit opeenvolgend een met de optische voeler (6) gekoppelde vergelijkingseenheid (14) ; een analoog-digitaal omzetter (15) ; en een rekeneenheid (16) die in verbinding staat met een digitale uitleeseenheid (17).

12.-Inrichting volgens konklusie 10 of 11, daardoor gekenmerkt dat de verwerkingseenheid (9) tevens voorzien is van een reset-eenheid (18) die toelaat een willekeurige referentiepositie in te stellen.

13.-Inrichting volgens konklusie 10 of 11, daardoor gekenmerkt dat de verwerkingseenheid (9) middelen bevat voor het automatisch bepalen van het perfekt horizontale - respektievelijk vertikale-vlak en/of de absolute afwijking tot dit vlak, waarbij deze middelen bestaan uit <Desc/Clms Page number 15> elektronische schakelingen die opeenvolgend toelaten : dat nadat het nivelleerinstrument (13) op het te meten oppervlak is geplaatst en de nulsteltoets een eerste maal is ingedrukt, een eerste meetwaarde in het geheugen wordt ingelezen ; dat nadat het nivelleerinstrument in zijn vlak EMI15.1 . -. "... gedraaid is over 180 graden en de nulsteltoets een tweede maal is ingedrukt, een tweede meetwaarde wordt bekomen die EMI15.2 , ;........ ...... -.. - - -. -.. ".... de afwijking van het instrument t. o. v. zijn eerste positie weergeeft ;

en dat uiteindelijk het verschil tussen de twee waarden door twee gedeeld wordt, en het resultaat wordt afgebeeld op de digitale uitleeseenheid (17).

14.-Inrichting volgens konklusie 11, 12 of 13 daardoor gekenmerkt dat zij een rekeneenheid (16) en een uitleeseenheid (17) bezit, dewelke voorzien in een indikatie van het hoogste, respektievelijk laagste uiteinde van het voornoemde lichaam (19), zulks ten opzichte van een welbepaald referentievlak.

15.-Inrichting die een detektie-element volgens één der konklusies 1 tot 8 toepast, daardoor gekenmerkt dat zij bestaat in een trillingsdetektor, waarbij de optische voeler (6) gekoppeld is met een verwerkingseenheid (9) die een uitgangssignaal aflevert wanneer een bepaalde wijziging in de grootte van de aan de optische voeler (6) waargenomen lichtintensiteit plaatsvindt.