CS211689B1

CS211689B1 - Slide calliper

Info

Publication number: CS211689B1
Application number: CS167880A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Jura; Jaromir Cizek
Original assignee: Stanislav Jura; Jaromir Cizek
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1982-02-26

Description

Vynález se týká posuvného měřítka, určeného zejména pro měření průměrů stromů v lesních porostech s možností připojení na elektronické záznamové zařízení s automatickým zápisem rozměrů do pamělového zařízení.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a caliper intended, in particular, for measuring tree diameters in forest stands, with the possibility of being connected to an electronic recording device with an automatic recording of dimensions in a storage device.

Podobné zařízení jsou již známa a jsou popsána v dostupné literatuře. Tak například v československém patentovém spise č. 139 816 je popsáno zařízení pro alfanumerický záznam prvotních údajů, které je vlastně elektrickou lineární průměrkou pro měřeni průměrů stromů. Další provedení eLektrické průměrky je popsáno v čs. autorském osvědčení č. 201 183. Předloženého vynálezu se též týká tzv. inventarizační zařízení popsané v čs. autorském osvědčení č. 210 013.Similar devices are already known and are described in the available literature. Thus, for example, Czechoslovak Patent Specification No. 139,816 discloses a device for alphanumeric recording of primary data, which is actually an electrical linear diameter for measuring tree diameters. Another embodiment of the electric diameter is described in the art. The present invention also relates to the so-called inventive inventory described in U.S. Pat. Certificate No. 210 013.

Dosud známá zařízení mají však některé nevýhody, které odstraňuje předložený vynález. Hlavní nevýhodou publikovaných zařízení je zejména to, že umožňují měření jen v hrubých intervalech, např. po 4 cm či cm. Tato přesnost ovšem není dostatečná při přesných měřeních, kde se vyžaduje přesnost milimetrová či vyšší. Další nevýhodou dosud známých zařízení je značná složitost a vysoká cena elektrické průměrky.However, the prior art devices have some drawbacks that the present invention overcomes. The main disadvantage of the published devices is, in particular, that they allow measurements only at coarse intervals, for example by 4 cm or cm. However, this accuracy is not sufficient for accurate measurements where millimeter or higher accuracy is required. Another disadvantage of the prior art devices is the considerable complexity and high cost of the electrical diameter.

Uvedené nevýhody odstraňuje posuvné'měřítko s analogo-číslicovým převodníkem., sestávající z posuvného ramene spojeného s pravítkem a z pohyblivého ramene nasazeného na pravítku podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi pravítkem a pohyblivým ramenem je uspořádán převod z posuvu na rotaci, například tvořený ozubeným hřebenem spojeným s pravítkem a pastorkem otoSně uloženým na pohyblivém rameni, přičemž s hřídelem pastorku je spojen kódovací kotouč, který je součástí analogo-číslicového převodníku. Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že kódovací kotouč vytváří s dalšími prvky a obvody absolutní či přírůstkové odměřovací zařízení. To může být založeno na fotoálektrickém, kapacitním, indukčním či jiném principu.These drawbacks are overcome by a sliding scale with an analog-to-digital converter consisting of a slide arm connected to the ruler and a movable arm mounted on the ruler according to the invention, the principle being that a shift-to-rotation transmission, e.g. a ridge connected to the ruler and a pinion rotatably mounted on the movable arm, and a coding disc, which is part of the analog-to-digital converter, is connected to the pinion shaft. The principle of the invention is furthermore characterized in that the coding disk forms, with other elements and circuits, an absolute or incremental metering device. This can be based on photo-electric, capacitive, inductive or other principle.

Pokrok dosažený vynálezem záleží v tom, že lze jednoduchými prostředky dosáhnout značné přesnosti odměřování, volbou velikosti otvorů či rysek na odměřovacím kotouči a příslušným převodem. Při použití přírůstkového odměřovacího zařízení se vystačí s velmi jednoduchou konstrukcí a je malá spotřeba elektronických součástek.The progress achieved by the invention is that, by simple means, considerable accuracy of measurement can be achieved, by selecting the size of the holes or lines on the measuring disk and the corresponding transmission. When using an incremental encoder, a very simple design and low consumption of electronic components are sufficient.

Jedno z mnoha možných provedení vynálezu je znázorněno ne přiložených výkresech, kde značí obr. 1 zjednodušený celkový pohled na posuvné měřítko, obr. 2 detail pohonu kódovacího kotouče, obr. 3 základní blokové schéma posuvného měřítka, obr. 4 je podrobné schéma elektronického posuvného měřítka s přírůstkovým principem odměřování, obr. 5 zapojení snímacích a tvarovacích obvodů.One of the many possible embodiments of the invention is shown in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a simplified general view of a caliper; Fig. 2 shows a detail of a coding disc drive; Fig. 3 is a basic block caliper diagram; with incremental measuring principle, Fig. 5 connection of sensing and forming circuits.

Posuvné měřítko na obr. 1 je určeno pro lesnické účely všude tam, kde je třeba měřit rozměry s milimetrovou přesností. Na tomto obrázku je znázorněna schematicky jen mechanická část posuvného měřítka, mechanické čidlo. Na obr. 3 je toto mechanické čidlo znázorněno jako blok 1 0. Na mechanické čidlo 10 je napojena snímací část 70 analogo-číslicového převodníku 2· Na snímací část 70 navazuje blok 71 elektronických logických obvodů. Součástí posuvného měřítka je elektronický displej 8. Analogo-číslicový převodník 2 e elektronický displej 8 jsou napájeny ze zdroje elektrické energie g. Na analogo-číslicový převodník 2 může být napojeno eléktronické záznamové zařízení 11. které nemusí být součástí posuvného měřítka.The caliper in FIG. 1 is intended for forestry purposes wherever millimeter accuracy needs to be measured. In this figure, only the mechanical part of the caliper, the mechanical sensor, is shown schematically. In Fig. 3, this mechanical sensor is shown as block 110. The sensor portion 70 of the analog-to-digital converter 2 is connected to the mechanical sensor 10. The sensor portion 70 is connected to a block 71 of electronic logic circuits. The caliper has an electronic display 8. The analog-digital converter 2 and the electronic display 8 are powered by an electric power source g. An electronic recording device 11, which may not be part of the caliper, can be connected to the analog-digital converter 2.

Blokové schéma z obr. 3 je podrobněji rozkresleno pro případ, že analogo-číslicový převodník 2 je tvořen přírůstkovým odměřovacím zařízením. Pro stejný případ jsou nakresleny obr. 1 e 2. Podle obr. 1 je mechanické čidlo 10 tvořeno pevným ramenem 11. pravítkem 2 s ozubeným hřebenem j a pohyblivým ramenem 2. 7 pohyblivém rameni 2 je uspořádán hřídel g, na kterém je upevněn jednak pastorek £, jednak kódovací kotouč 6. Kódovací kotouč je opatřen otvory 61. Z obr. 2 je patrno, že proti otvorům 61 jsou umístěny dva fotoelementy, a to první fotoelement 62 a druhý fotoelement 63. a proti těmto fotoelementům první světlo emitující dioda 64 a druhá světlo emitující dioda 65. V pohyblivém rameni.2 je též okénko pro elektronioký displej 8. Z obr. 5 je zřejmé, že ze snímací části 70 vystupují dva vodiče,a to první vodič 74 a druhý vodič 74*. Druhý fotoelement 63 je oproti prvnímu posunut tak, aby přibližně sinusové průběhy napětí, vystupující z prvního vodiče 2á ^{a z} druhého vodiče 74* byly oproti sobě posunuty o čtvrtinu periody, tj. o í^/2.The block diagram of FIG. 3 is described in more detail in case the analog-to-digital converter 2 is an incremental metering device. For the same case, FIGS. 1 and 2 are shown. According to FIG. 1, the mechanical sensor 10 is formed by a fixed arm 11 with a toothed rack ruler 2 and a movable arm 2. A movable arm 2 is arranged on the movable arm 2. Fig. 2 shows that two photoelements are located opposite the holes 61, the first photoelement 62 and the second photoelement 63, and the first light-emitting diode 64 and the second photoelement 63, respectively. There is also a window for the electronic display 8 in the movable arm 2. It can be seen from FIG. 5 that two conductors protrude from the sensing portion 70, namely the first conductor 74 and the second conductor 74 *. The second photoelement 63 is offset relative to the first such that the approximately sinusoidal waveforms of voltage emerging from the first conductor 2a ^{and the} second conductor 74 * are offset by a quarter of a period, i.e., ^ / 2.

První vodič 74 je připojen na první Schmidtův klopný obvod 73 a druhý vodič 74* na druhý Schmidtův klopný obvod 73*. Na výstup druhého Schmidtova klopného obvodu 73* je napojen derivační obvod 72. Výstup tohoto obvodu jakož i výstup z prvního Schmidtova klopného obvodu 13 d sou napojeny na vstup dekodéru 75 pro rozlišení směru pohybu kódovacího kotouče 6 a tím i pohyblivého ramene 2. Oba výstupy dekodéru 75 jsou napojeny na vstup obousměrného čítače 76. jehož výstupy jsou napojeny jednak na elektronický displej 8, jednak na záznamové zařízeni JJ.· První 73 i druhý 73* Schmidtův obvod jsou stejné a skládají se ze dvou hradel 77 typu NAND zapojených jako inventory přemostěné odporemThe first conductor 74 is connected to the first Schmidt flip-flop 73 and the second conductor 74 * to the second Schmidt flip-flop 73 *. A derivative circuit 72 is connected to the output of the second Schmidt flip-flop 73 *. The output of this circuit as well as the output from the first Schmidt flip-flop 13d are connected to the input of the decoder 75 to distinguish the direction of motion of the coding disc 6. 75 are connected to the input of bidirectional counter 76, whose outputs are connected both to the electronic display 8 and to the recording device 11. The first 73 and the second 73 * Schmidt circuit are the same and consist of two NAND type gates 77

Funkce posuvného měřítka je zhruba tato!The caliper function is roughly this!

Předpokládejme, že před začátkem měření bylo posuvné měřítko odpojeno ze zdroje napětí. Pohyblivé rameno 2 posuneme na doraz k pevnému rameni 11 a zapneme hlavní vypínač, který není na obrázcích kreslen. Na displeji β se musí objevit nuly. Jestliže tomu tak, není, provedeme znulování obousměrného čítače 76 a tím i displeje g neznázoměným tlačítkem Potom můžeme začít s měřením. Pohyblivé rameno 2 vzdálíme od pevného ramene 11 na vzdálenost větší, než je rozměr měřeného předmětu 20. Při posouvání pohyblivého ramene 2 vpravo se prostřednictvím ozubeného hřebene J otáčí pastorek £ a s ním i kódovací kotouč 6. Při rotaci kódovacího kotouče g jsou první fotoelement 62 a druhý fotoelement 63 střídavě osvětlovány světlem z první světlo emitující diody 64 a druhé světlo emitující diody 65. které proniká některým z otvorů 61.Suppose that the caliper was disconnected from the power supply before the measurement started. Move the movable arm 2 as far as it will go to the fixed arm 11 and turn on the main switch, which is not shown in the figures. Zeros must appear on the β display. If this is not the case, reset the bidirectional counter 76 and hence the display g by a button (not shown). Then the measurement can be started. We move the movable arm 2 from the fixed arm 11 to a distance greater than the dimension of the measured object 20. As the movable arm 2 is moved to the right, the pinion 6 and with it the coding disc 6 are rotated via the rack. the second photoelement 63 is alternately illuminated by light from a first light emitting diode 64 and a second light emitting diode 65 that penetrates some of the apertures 61.

První fotoelement 62 a druhý fotoelement 63 mohou být tvořeny fotodiodami nebo fototranzistory. Ma obr. 5 jsou nakresleny fototranzistory. Tyto fototranzistory se při dopadu světla postupně otvírají a při plném místě v kódovacím kotouči 6 opět zavírají. Ma kolektorech fototranzistorů připojených prvním vodičem 74 a druhým vodičem 74' k prvnímu Sohmidtovu obvodu 73 a druhému obvodu 73' se objevují napětí přibližně sinusových průběhů. Přibližně sinusová napětí jsou oproti sobě posunuta o čtvrtinu periody. V prvním Schmidtově obvodu 73 i druhém Schmidtově obvodu 73' se z přibližně sinusových průběhů vytváří obdélníkové pulsy, které se objevují na prvním výstupu 79 a druhém výstupu 79 ^taktéž navzájem posunuty o čtvrtinu periody. Kromě prvního výstupu 79 a druhého výstupu 79* se z Schmidtových klopných obvodů odvádějí také negace prvního výstupu 79 a druhého výstupu 79*.The first photoelement 62 and the second photoelement 63 may be photodiodes or phototransistors. Fig. 5 shows phototransistors. These phototransistors gradually open when the light strikes and close again in the coding disc 6. There are approximately sinusoidal waveform voltages to the phototransistor collectors connected by the first conductor 74 and the second conductor 74 'to the first Sohmidt circuit 73 and the second circuit 73'. Approximately sinusoidal stresses are offset by a quarter of a period. In the first Schmidt circuit 73 and the second Schmidt circuit 73 ', rectangular pulses are formed from approximately sinusoidal waveforms which appear at the first output 79 and the second output 79 ' In addition to the first output 79 and the second output 79 *, the negations of the first output 79 and the second output 79 * are also removed from the Schmidt flip-flops.

První výstup 79 i jeho negace 79~ se vedou přímo na vstup dekodéru 22) zatímco druhý výstup 79' a jeho negace 79^z se vedou na vstup dekodéru 75 přes derivační obvod 72. Dekodér 75 zpracuj® uvedené vstupní signály následujícím způsobem. Při posuvu pohyblivého ramene 2 od pevného ramene 11 vysílá impulsy na první výstupní vodič 75' dekodéru 22 a při pohybu v opačném smyslu na druhý výstupní vodič 75 dekodéru 22· První výstupní vodič 75' je napojen na vstup obousměrného čítače 76 pro počítání vpřed a druhý výstupní vodič 75'‘ je napojen na vstup obousměrného čítače 76 pro počítání vzad. Při pohybu pohyblivého ramene 2 ve směru od pevného ramene 11 se tedy obsah obousměrného čítače 22 zvySuje a při opačném směru snižuje. Jestliže se kódovací kotouč 6 pootočí o jednu rozteč otvorů 61 generuje dekodér dva pulsy buá na prvním výstupním vodiči 75' nebo na druhém výstupním vodiči 75'' a to podle směru pohybu pohyblivého ramene 2. Jestliže je tedy posuvné měřítko určeno pro měření s přesností na 1 mm, je rozteč otvorů 2 mm.The first output 79 and its negation ~ 79 are passed directly to the input of the decoder 22), whilst the second outlet 79 'and its negation ^of 79 are input into the decoder 75 through a differentiator circuit 72. The decoder 75 zpracuj® said input signals as follows. When moving the movable arm 2 away from the fixed arm 11, it transmits pulses to the first output wire 75 'of the decoder 22 and when moved in the opposite direction to the second output wire 75 of the decoder 22. the output conductor 75 '' is connected to the input of the bidirectional counter 76 for counting backwards. Thus, as the movable arm 2 moves away from the fixed arm 11, the content of the two-way counter 22 increases and decreases in the opposite direction. If the coding disc 6 is rotated one pitch of the holes 61, the decoder generates two pulses either on the first output conductor 75 'or on the second output conductor 75'', depending on the direction of movement of the movable arm 2. If 1 mm, the hole pitch is 2 mm.

Při každé poloze pohyblivého ramene 2. udává obousměrný čítač 76 správnou vzdálenost pohyblivého ramene 2 od pevného ramene 11. Jakmile jsme tedy oddálili pohyblivé rameno od pevného ramene na větší vzdálenost,než je rozměr měřeného předmětu 20. udává obousměrný čítač 76 vyšší hodnotu, než je rozměr předmětu 20. Musíme tedy posunout pohyblivé rameno 2 zpět až na dotyk s měřeným předmětem 20, jak ukazuje obr. 1. Při tomto pohybu pohyblivého ramene se obsah obousměrného čítače 76 snižuje až na hodnotu rozměru měřeného předmětu. Ma první svazek výstupních vodičů 76’ je napojen elektronický displej 8 se všemi potřebnými obvody. Elektronický displej 8 ukáže v dekadické formě v milimetrech rozměr měřeného předmětu. Jestliže je dále na druhý výstupní vodič 76 *' napojeno záznamové zařízení 11 je možno změřený rozměr zaznamenat do paměti tohoto zařízení. Potom je možno přikročit k měření dalších rozměrů.At each position of the movable arm 2, the bidirectional counter 76 indicates the correct distance of the movable arm 2 from the fixed arm 11. Thus, once we have moved the movable arm from the fixed arm to a greater distance than the dimension of the object 20, Therefore, we have to move the movable arm 2 back to contact with the measured object 20, as shown in FIG. The first output wiring harness 76 ' is connected to an electronic display 8 with all necessary circuits. The electronic display 8 shows in decimal form in millimeters the size of the measured object. Further, if the recording device 11 is connected to the second output conductor 76 '', the measured dimension can be recorded in the memory of the device. Further measurements can then be made.

Vynález byl učiněn při konstrukci posuvného měřítka pro lesnické účely, kde nejsou kladeny vysoké nároky na přesnost měřeni. Milimetrová přesnost je tu víc než dostačující. Uvedený princip však umožňuje zkonstruovat posuvné měřítko s mnohem větší přesností.The invention was made in the construction of a caliper for forestry purposes, where high demands are not placed on the accuracy of measurement. Millimeter accuracy is more than sufficient. However, this principle makes it possible to design a caliper with much greater accuracy.

Dá se dosáhnout i přesnosti 0,01 mm. Docílí se toho jednak vhodnou výrobou kódovacího kotouče s otvory či ryskami, jednak přesnou výrobou ozubeného hřebene a pastorku a dokonalým vedením pohyblivého ramene po pravítku. Z uvedeného plyne, že posuvné měřítko podle vynálezu se dá v provedení s milimetrovou přesnosti použít v lesnictví, dřevařském průmyslu na pilách, v nábytkářském průmyslu a podobně. Posuvné měřítko s přesností 0,01 mm j_ejiž použitelné ve všech oborech strojírenské výroby. Je tedy patrno, že aplikační možnosti vynálezu jsou široké.An accuracy of 0.01 mm can also be achieved. This is achieved, on the one hand, by the appropriate production of a coding disc with holes or markings, on the other hand by the precise production of the rack and pinion and by the perfect guiding of the movable arm on the ruler. As a result, the caliper according to the invention can be used in millimeter accuracy in forestry, sawmill industry, furniture industry and the like. Sliding calliper with a precision of 0.01 mm i _e no longer applicable in the fields of mechanical engineering. Thus, it is apparent that the application possibilities of the invention are wide.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A caliper with an analog-to-digital converter consisting of a fixed arm connected to a ruler and a movable arm mounted on a ruler, characterized in that a shift-to-rotation transmission, for example a toothed rack (3), is arranged between the ruler (1) and the movable arm (2). ) connected to the ruler (2) and the pinion (4) rotatably mounted on the movable arm (2), and a coding disc (6), which is part of the analog-to-digital converter (7), is connected to the shaft (5) of the pinion (4).

Caliper according to claim 1, characterized in that the analog-to-digital converter (7) is a rotary incremental metering device.

Caliper according to claim 1, characterized in that the analog-to-digital converter (7) is an absolute de-gauging device.

4. Caliper according to claim 1, characterized in that the metering device is photoelectric or capacitive.

Caliper according to one of Claims 1 to 4, characterized in that an electronic display (8) is connected to the output of the analog-to-digital converter (7).

Caliper according to Claims 1 to 5, characterized in that a wiring harness (76) connected to an electronic recording device (11) is connected to the analog-to-digital converter (7).