DE1406568A1

DE1406568A1 - Anordnung zur Spurlaufmessung

Info

Publication number: DE1406568A1
Application number: DE19621406568
Authority: DE
Inventors: Rehder Dipl-Phys Hans
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-04-27
Filing date: 1962-04-27
Publication date: 1968-10-10
Also published as: GB976060A; DE1406568B2; US3282093A

Description

Anordnung zur Spurlauf@essung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Spurlaufmessung für einen Propeller-meßstand, bei der an den Flügeln angestrahlte Reflexionsmarken angebracht sind, die beim Vorbeilauf an einem meßger@t auf dieses abgebildet werden Und .ine Anzeige ergeben, unter Verwendung eines aus @bwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Streifen bestehenden Meßrasters.
Der Erfindungdiegt die Aufgabe zugrunde, eine berührungslose Anordnung zur Spurlaufmessung mit möglichat großr Genauigkeit und mit sofortiger laufender Anzeige anzugeben.
Es ist naheliegend und auch bekannt, in Fällen, wo eine brwegung eder Auslenkung eines @egenstandes ge@@s@en werden @oll, der Gegenstand selbst aber nicht sugänglich ist, diese Messung unter Mitwirkung optischer Mittel su bewerkstelligen. So kann man beispielsweise den Gegenstand, dessen Bewegung zu messen ist, Bit einer leuchtbaren Blendenöffnung varschen und diese Blende über eine Optik auf einer Mattscheibe, fotografischen Platte odgl., abbilden uab dort ablesen bzw. ausme@sen. Es ist dabei auch bekannt, di. erwähnte Mattscheibe oder die foto grafische flatt. von vornher@ein mit eines Meßraster zu versehen bzw. das entwickelte Foto zur Auswertung In ein Meßraster einsuordnen. Diese Verfahren sind für genau beführungslose Messungen geeignet. @@ haftet ihnen jedoch der Nachteil an, daß das Ergebnis der Auswertung , z. Ba fotografisch, nicht sofort vorliegt und bei ständiger unregelmässiger Auslenkung des zu vermessenden Gegenstandes auch viel Material benötigt.
Die visuelle Registrierung der Meßwerte auf einem Mattscheibeurester gelingt mir bis au einer gewissen Folgegeschwindigkeit der Me@@arkierungen und ist Bit subjektiver Unsicherheit be haftet.
In @@@ @@@tr@ben, das @@@ittelm solcher meßergehnisse zu beschleunigen, letsten @@des einen sit der @ewegung des zu ver-@ess@nden Gegen@t@@des sich konform ändernden Meßwert zu erlangen und subjektive @ehler @uszuschalten, sind Verfahren bek@@@t g@worden, die eine linear. Aneinanderreihung kleiner @@tosellen b@@utsen, @@lich ein@@ Maßstab, wobei die Anzahl der @@@@ils belichteten @ellen elektronisch gesählt werden @@@@@ @@er @@er ein @@tsprech@nder @@@loger Wert gebfldet wird, (eine so@che Anordnung wis@ beschrieben in der sowjetischen @eitschrift "Metallung" @r. 1. S@ite 23-25 Moskau 1960 nit dem Titel "Automatisches Meßgerät für Walzgutlängen" von Gutnikow und Tschuso). Dieses Meßverfahren kann zwar beliebig schnell arbeiten (begrenzt nur' durch die Trägheit der foto" elektrischen Zellen in der linearen Anordnung), jedoch ist das Auflösungsvermögen, aie Genauigkeit also, begrenzt durch die mechanische Größe der Zellen. Eine Zelle bildet die kleinste Meßeinheit Man könnte weiterhin erwägen, ein Abtastverfahren, das die Lage von Gegenständen, die selbst strahlen oder hinterleuchtet werden, jiber ein optisches Drehspiegelsystem durch Fotozellen ermitteln, in vorliegendem Fall zu verwenden. jedoch treten hier Schwierigkeiten auf, die darin bestehen, daß der Gegenstand, dessen Aus lenkung gemessen werden soll, sich während mehrerer Abtastperioden der Spiegel in der Meßebene befinden muß, um hinreichend genau gemessen werden zu können. Wenn sich das meßobjekt - jedoch sehr schnell bewegt, wie beispielsweise der Peripherie eines Hubschrauberflügels, reicht die übliche Abtastfrequenz eines Spiegelrades von z.B. 300 bz nicht aus. Öhnliche Schwierigkeiten ergeben sich bei einer Abtastung mittels Fernsehen.
Es ist ferner ein Meßprinzip bekannt, bei dem die messung der Drehbewegung eines Gegenstandes, an welchem lich'treflektierende Elemente angeordnet sind, dadurch erfolgt, daß ein auf einen solchen Reflektor gerichteter lichtstrahl reflektiert und durch Hineinbringeneines Meßrssters in den Strahlengan zun Beflex@ons stelle eine Abbildung geschaffen wird, deren Abtastung eine Be@ wer@ung in digitaler Form gestattet. Desglei@chen sind Vor@ichtungen bekannt, bei denen einLichtstrahl nicht in der Re@exion, sondern im durchscheinverfahren von einem Meßraster, welches sich tn Bewegung befindet, unterbr@chen wird und s@mit ebenfalls die analoge Bewegung des besagten Gegenstandes in digltale Schritte zerlegt. Nach diesem Prinzip arbeiten z.B. licht@ elektrische Impulsgeber. Insbesondere ist aucheine Anordnung bekannt, bei der ein in dem primäre@ Strable@gang gelegtes Meßraster über@inen sich Um die eigene Achse drehenden Spegel in eine Bildebene geworfen cd und dort durch Abtasten des produzier ten Bildes die jeweilige Winkelstellung des Spiegels ergibt. Mit dieser Anordnung wird der Drehwinkel bzw. die Drehbewegung eines Spiegels um seins eigene Achse erfaßt, jed@ch werden nicht, wi@ es der vorfiegenden Erfindung als Auggabe zugrunde @ieg, Meß-Werte eines sich in @iner Koordinate linear bewegenden Gegenstandes (Flügelspitzen), wobei eine zweite Koordinate beliebige Werte haben kann, gewonnen. diese Anordnung gibt auch keinen Hinweis, wie für eine lineare Bewegung eine gleichzeitig auftretende und zu messende Bewegung senkrecht dazu durchgeführt werden könnte. Es ist ferner eine Vibrationsmessung eines Propellers bekannt, die jedoch mechanisch und weiterhin nicht berü@ rungslo@ erfolgt. Efrze solche nicht berührungslose meßmethode kann jedoch zur Ausmessung der Durchbiegung von Flügeln nicht # verwendet werden, da die Flügelspitzengeschwindigkeit (etwa 250 m/sec) sehr groß ist. abgesehen davon ist such die erforderliche Genauigkeit bei einer mechanischen Messung nicht gegeben.
Weiterhin ist eine Anordnung zur Kurvenerfassung bekannt, bei der ein Meßwert einen Spiegel proportional verstellen kenn. Die Spiegelste@lung wird dann mit Hilfe einer @@tierenden Blende ausgemessen@ die Messung eines sich bewegenden Punktes (Flügelspitze'), dSe direkt ein digitales Maß mit sofortiger laufender @@zeige ergibt, wird durch diese Anordnung nicht offenbart.
Es ist ferner eine Anordnung zur berührungslosen. Spurlaufmessung für einen Propeller-meßstand be@annt, bei der and den @lügein angestrahlte Reflexionsmarken angebracht werden, deren Abbi ldungslinien, auf ein Meßgerät geworfen, eine Auzeige er geben. hierbei wird der Flügel in Achsenrichtung angestrahlt, und die Empfangseinrichtung für das reflektierte Licht steht ebenfalls in Achsenrichtung. Die Empfangseinrichtung besteht aus Beobachtungsfeldern (Mattscheiben odg@.), die stehende Bilder zeigen (d.h. nicht das Überstreichen einer durch die Umdrehung verursachten Abbildung), und die visuell beobachtet werden, Dieser Registrierung haftet der Mangel an, daß sie nur bis zu einer gewissen Folgegeschwindigkeit der Meßmarkierungen gelingt und auch mit subjektiver Unsicherheit behaftet ist.
Der nachstehend beschriebene Erfindungsgedanke vermeidet die dargestellten Mängel. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht nicht nur eine Messung in beliebig kurzer Zeit, sondern liefert auch das Meßergebnis mit fast beliebiger Genauigkeit in digitaler Form, was bezüglich der meist erwünschten elektro@ nischen Weiterverwertung bzw. Registrierung (Speicher, Leuchtziffernanzeige, Schreiber, lochkarten) als bedeutssmer ei anzusehen ist.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe, eine berührungs-Lose Anordnung zur Spurlaufmessung mit möglichst großer Genauigkeit und mit sofortiger laufender Anzeige zu scheffen, dadurch gelöst, daß als Reflerionsmarken Kugeln verwendet werden, deren zur Drehachse senkrechten Abbildungslinien beim Vorbeilauf eines Flügels am Meßgerät ein in der Flügel-Durchbiegungsrichtung in seiner Strichzahl veränderliches meßraster überstreichen.
Ein Ausführungsbeispiel ist an Hand der Fig. 4 und 2 dargestellt; dabei werden zugleich eine Reihe weiterer zur Ausgestaltung der Erfindung gehörender Merkmale erläutert0 Es zeigt Fig. 1 die Meßanordnung dieses Ausführungsbeispiels und Fig. 2 ein zur Durchführung der Messung verwendetes strich raster.
In Fig. 1 stellt 1 sinen von etwa 3 rotierenden Flügeln dar, die um die Achse 2 zum Rotieren gebracht werden. Es ist die Aufgabe gestellt, festzustellen, wie weit sich die Abhängigkeit von der Dr@hzahl und Anstellung der Flügel das Fl2gelende in der vert'ikalen zur Drehachse parallelen Richtung verbiegt. Am au Ende. des Fügels wird eine Reflexionskugel 3 angebracht.
Eine solche Kugel besteht etwa aus poliertem Glas und wird mit Aluminium bedampft. Die übrige Stimfläche des Hubschrauberflügels kann mit mattschwarzem Lack abgedeckt werden. Die glaskugel hat beispielsweise einen 3 von einigen Millimetern.
Sie befindet sich vorzugsweise in der Anstellachse des betreffen den Flügels. das eigentliche Meßgerät 1a (in der Fig. 1 stark umrandet) besteht aus einer vorzugsweise ultraviolettempfindlfchen optischen Anordnung, deren wichtigsten Teile eine Quecksilberhöchstdurcklampe Y, eine UV-durchlässige Optik 5 mit Bildebenungseigenschaften, ein Meßraster 6 auf U@durchlässigem @uarzglas, ein UV-Tageslichtfilter 7 # z.B. UViol @ und ein Photoelektronen-Vervielfacher 8 sind. Das optische System wird auf einer Traverae 8a, ähnlich einem Meßfernrohr, so montiert, daß die auf der FlügeI'spitze mit UV-Licht intensiv angeleuchtete Kugel als Leuchtpunkt waagerechte Abbildungslinien auf dem Heßraster entwirft. Die Traverse, die das eigentliche Meßgerät trägt, enthält Justierungsmäglichkeiten 8b zum ausrichten. Je nach der Höhe der umlaufenden Flügelspitzen werden mehr oder weniger Rasterlinien überschrieben und hinter dem Vervielfacher 8 als elektrische Impulse a.b,ge,.ben Über einen nachgeschalteten Impedanzwandler 9 und eine in der Länge unkritische Leitung 10 werden die Impulse einem Zähler 11 zugeführt. Das Meßraster ist so ausgelegt, daß z.B. jedem Millimeter Vertikalbewegung der Flügel spitzen ein oder zehn Impulse für den Zähler entsprechen. Um eine gleichzeitige und unabhängige Registrierung der einzelnen Flügel zu erhalten, ist eine Torsteuerung mit dem Tor 15 vorgesehen.
Dieses Tor 15 wird. von einem synchronisierten Schalter 16 steuert (hier dargestellt für drei am jeweils 1'2O,.O versetzte Flügel), der in Abhängigkeit von dem Vorbeilauf eines Flügels an der Meßanordnung das dann Jeweils in dem Zähler 11 stehende Ergebnis zu den Einzelzählern 13a, 13b, 13c durchschaltet. Nach dieser Weiterleitung wird Jeweils der zuletzt bestandene Zählerstand im Zähler 11 wieder gelöscht. in dea Sichtanzeigen 13d, 13e, 13f wird das digitale Ergebnis der Einzelzähler 13a, 13b, 13c angezeigt. Diese Sichtanzeigen können so geschaltet sein, daß das Meßergebnis nicht periodisch gelöscht und neu geschrie-, benwird, sondern stehenbleibt und nur die Jeweilige Anderung gegenüber ber vorangegangenen Messung erscheint. Über DA-Wandler 14a, 14b, 14c geschaltet, wird das Ergebnis der Einzelzähler 13a, 13b, 13c noch zur Registrierung in die Streifenschreiber 12at 12b, 12¢ eingegeben.
In Fig. 2 ist eis verwendetes Strichraster dargestellt. Die in dem Gehäuse 48 eingelassene Blende 19 enthält ein dreieckförmiges Strichraster 20, wobei z.B. 300 Rasterstriche auf 30 cm kommen.
21 ist eine Einstellöffnung zur Nulleinstellung des Strichrasters.

Claims

Patentansprüche 1 - 8 1. Anordnung zur Spurlaufmessung für einen Propeller-Meßstand, bei der an den flügeln angestrahlte Reflexionsmarken an gebracht sind, die bein Vorbeilauf ane einem Meßgerät auf dieses abgebildet werden und eine Anzeige ergeben, unter Verwendung eines ausabwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Streifen bestehenden Meßrasters, dadurch gekennzeichnet, @aß als Reflexionsmarken Kugeln (3) verwendet werden,, den zur Drehachse senkrechten Abbildungslinien beim Vorbeilaufeines Flügeis (a) am Meßget (ia) ein in der r Flügel-Durchbiegungsrichtung in seiner Strichzahl veränderliches Meßraster (6) überstreichen.

2.) Anordnun' nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, , daß das Meßraster (6) dreiecksförmig gestaltet ist.

3.) Anordnung nach Anspruch r dadurch gekennzeichnet, daß die Re flexionskugein (3) an den Enden der Flügel (1) angebracht werden.

4.) Anerdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionskugeln (3) in den Anstellachsen der Flügel (1) angebracht werden.

5.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung UV-Licht verwendet wird. # -- - 7',,:, 6.) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem meßraster (6 erhsltenen Lichtimpulse nach Verstärkung in einem Photoelektronenvervielfacher (8) und Impedanzwandlung durch einen Impedanzweandler (9) einem Hauptzählgerät (11) zugsführt werden, dessen jeweiliger Zählerstand mit Hilfe einer ven der Fropellerdreheinrichtung gesteuerten Abfrsgeeinrichtung (16, 15) in Zähler (13a, 13b, 13c), die den einzelnen Flügeln zugeordnet sind, eingezählt werden.

7.) Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ^iie~die Abfrage des Hauptzählers (11) bewirkende Abfrageeinrichtung (16, 15) aus einem auf der Fl2geldrehwelle (2) befestigten synchronisierten Schalter (16) besteht, der je weils nach Durchgang eines Propellers (1) zwischen Drehachsen (2) und Meßeinrichtung (1a) ein Signal abgibt, das eine Torschaltung (15) für die Umzählung auf die Einzelzähler (13as 13b, 13c) betätigt und die Rückstellung des Hauptzäjhlers (11) bewirkt.

8.) Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählergebnis der Einzelzähler (13a, 13o) 13c) für die einzelnen Flügel in einem Digital-Analog-Wandler (14a, 14b, 14c) in einen Analogwert umgeformt und in einem Schreiber (12a, 12b, 12c) odgl. aufgezeichnet wird.