'lerfahx,en und Vorrichtung zum Messen. der BahnabweIchung eines Gegenstandes
von einer be-,stimmten Bezugsebene. Die grfindunG betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum jessen der Bahnabweichung eines sich mit konstanter Geschwindigkeit
bewegenden Gegenstandes von einer bestimmten Bei dem bekannten Verfahxen, von dein
die Erfindung ausgeht" wird durch die Schnittpunkte von zweig einen bestimmten Winxel
zwischen bich einschließenden,'die Bewegungsbahn des Gegenstandes und die Bezugsebene
schneidenden optischen Achsen ein vorbestimmtes Dreieck gebildet, wobei aufeinanderfolgende,
durch den sich bewegenden Gegenstand hervorgerufene Unterbrechungen von Strahlenbündeln
einer äußeren ,itr-ahlenquelle in Richtung der optischen Achsen von zumindest einem
strahlenemprindlichen Element wahrgenommen und zwei, einem elektronischen Krois
zugeführte Signale erzeugt werelen, deren LnLervaji als Längenmaß der Grundlinie
eines dein voxbeotim.iit,en Dreieck kongruenten Dreiecks zur ErrechnunF-, tind Anzeige
der HöhenabweIchung der Bewegungsbahn des (iei#enutan<Ies von, der Bezugsebene
vorwartet wird.
Dieses bekannte.Verfahren und die Vorrichtung zum
Durchführung desselben sind nicht nur zur Bestimmung der Bahaabweichung eines einzigen
Gegenstandes, sondern auch zur Bestimmung einzelner Gegenstände von mehreren, die
sich gemeinsam bewegen, geeignet, wie beispielsweise die FlÜgelblätter eines Hubschrauberrotors.
Dieses bekannte -optische Verfahren hat jedoch erhebliche Mängel.
Die Strahlen des umgebenden Lichts werden niemals vollständig durch ein vorbeilaufendes
FlÜgelblatt abgeschirmt" sondern progressiv blockiert" was ein veränderliches elektrisches
Signal des lichtempfindlichen Elements hervorruft. Es ist sorit nicht möglich, Strahlen
umgebenden Lichts zu verwenden, um anzuzeigeng wann tatsächlich das Flügelblatt
eIne bestimmte Bezugslinie passiert hat" und daher ist die Wirksamke it einew derartigen
Vorrichtung durch diese eigene Ungenauigkeit begrenzt. Weiterhin sind derartige
Verfahren von einer Lichtquelle..wie der Sonne oder dem Himmel, abhängig und können
somit nur bei Tageslicht arbeiten. Sonnenlicht ist natürlich veränderlich, wobei
an wolkigen Tagen die zur Verfügung stehende Lichtmenge oft ungenügend ist-, um
die erforderliche Änderung des elektrischen Signals zu erzeugen. Dies erfordert
die Verwendung von künstlichem Mcht, um die erforderliche Stärke der umgebenden
Beleuchtung zu schaffen., damit mit der Einrichtung befriedigende Ablesw:Lgen erzielt
werden können. Bei außergewöhnlichen Wetterbedingungen, wie z.B, starkem Nebel,
Regen oder Schnee, ist selbst eine-große künstliche ungenügend, um die notwendigen
umgebenden Lichtbedingungen zu schaffen. Während des Betriebes bei Nacht wird ebenfalls
eine künstlich erzeugte Lichtquelle benutzt, um die notwendigen Lichtbedingungen
fÜr einen erfolgreichen Betrieb zu schaffen. Während eines derartigen Betriebes
wird eine äußere Lichtquelle benutzt, um die FlÜgelblätter zu beleuchten.und daher
wird das elektrische Signal umgekehrt wie während des Betriebes bei Tageslicht erzeugt,
da das lichtempfindliche Element nur betätigt wird" wenn die Flägelblätter sich
in der ordnungsgemäßen Stellung befinden, um das äußere Licht in die Zelle zu reflektieren.
Somit
sind die reflektierenden Eigenschaften der Flügelblätter, die nichtreflektierend,
entworfen sind.. ein -begrenzender Faktor in der Genauigkeit derartiger Vorrichtungen.
Versuche, um die ref lektierenden Eigenschaften zu verbessern, schließen die Aufbringung
ref lektierender Überzüge. auf die FlÜgelblätter ein, aber der Umlauf der FlÜgelblätter
bei allen möglichen-. Wetterbedingungen bewirkt, daß die ÜberzÜge schnell abnutzen
oder ihre Reflektionseigenschaften einbüßen. Die Abhängigkeit einer derartigen Einrichtung
von umgebendem Licht ist nicht nur ein Nachteil-an sichl sondern führt auch zu ungenauen
Resultaten, da jeder plötzliche Wechsel der Intensität des umgebenden Lichts die
Zelle betätigen kann, ohne daß tatsächlich die umgebenden Lichtstrahlen durch ein
Flügelblatt unterbrochen-worden sind. So würde beim Betrieb während des Tages jede
plötzliche Abnahme des umgebenden Lichts eine Änderunl# des elektrischen Signals
verursachen, wobei entsprechend jede plötzliche Zunahme des umgebenden Lichts während
des Betriebes bei Nacht eine unerwünschte Änderung des elektrischen Signals der
fotoelektrischen Zelle erzeugen wUrde.
dadurch, daß ein kohärentes, von Umgebungsbedimgungen im wesentlichen
unbeainflußbares Strahlenbändel erzeugt und entlang den optischen Achsen gerichtet
wird, und daß dann die Höhe der Sollbewegungsbahn des Gegenstandes, die mit der
Bezugsebene zusammenfallen kann, vom Schnittpunkt der optischen Achsen festgestellt
und so das vorbestimmte Dreieck bestimmt wird. Ein äußerst einfaches Verfahren gemäß
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nur ein primäres Strahlenbündel von
der Strahlenquelle gesendet und an der Spitze des bestimmten Dreiecks als sekundäres
Sti!ahlenbÜndel reflektiert und von nur einer strahlenenipfindlichen Vorrichtung
empfangen wird, um bei der-Unterbrechung des primärän und des sekundären StrahlenbÜndels
durch den Gegenstand die ßignale zu erzeugen, Da durch den reflektierteng sekundären
Lichtstrahl eine Einbuße der Strahlenintensität unvermeidbar ist, sieht ein
weiteres Verfahren gemäß der Erfindung vor, daß zwei Strahlenbündel gesendet und
von zwei strahlenempfindlichen, in Reihe ge-
schalteten Vorrichtungen empfangen
werden. Obwohl jeder beliebige, von den StrahlenbÜndeln eingeschlossene Winkel zur
Anwendung kommen kanng ist es doch von Vorteil, hierfÜr ganz bestimmte Winkel.zu
wählen. So sieht die Erfindung vor, daß die beiden StrahlenbÜndel, bezogen auf die
Bezugsebene, unter einem Winkel von 600 durch die Bewegungsbahn des Gegenstandes
gerichtet werden. Es kann aber auch so vorgegangen werderit daß das eine StrahlenbUndel
unter einem Win-kel von 45 0 zum Bezugeabene gerichtet und das andere
Strahlenbändel unter einem Winkel von 900 zur Bezugsebene reflektiert wird.
Um eine groBe Duxchdringungsenergie und dichteBÜndelung der Strahlen zu erzieleng
sieht die Erfindung vorg daß Laserlichtstrahlen
als Strahlenbündel
erzeugt werden.'lerfahx, en and device for measuring. the path deviation of an object from a specific reference plane. The invention relates to a method and a device for measuring the path deviation of an object moving at constant speed from a certain Object and the optical axes intersecting the reference plane formed a predetermined triangle, with successive, caused by the moving object interruptions of beams of an outer, itr-ahlenquelle in the direction of the optical axes perceived by at least one radiation sensitive element and generated two signals fed to an electronic Krois Werelen whose length of the base line of a triangle congruent to your voxbeotim.iit, en triangle for the calculation, display of the height deviation of the trajectory of the (iei # enutan <Ies from, the reference plane) is awaited known.Verfahren and the device for carrying out the same are not only suitable for determining the Baha deviation of a single object, but also for determining individual objects of several that move together, such as the blades of a helicopter rotor.
However, this known optical method has considerable shortcomings. The rays of the surrounding light are never completely shielded "but progressively blocked" by a passing leaf, which causes a variable electrical signal from the photosensitive element. It is thus not possible to use rays of ambient light to indicate when the blade has actually passed a certain reference line, and therefore the effectiveness of such a device is limited by this inherent inaccuracy. Furthermore, such methods are from a light source ... like that Sun or the sky, and thus can only work in daylight. Sunlight is of course variable, and on cloudy days the amount of light available is often insufficient to produce the required change in the electrical signal. This requires the use of artificial power In order to create the necessary strength of the surrounding lighting. So that with the device satisfactory readings can be achieved. In exceptional weather conditions, such as, for example, heavy fog, rain or snow, even a large artificial one is insufficient to the necessary surrounding To create lighting conditions during operation s at night an artificially generated light source is also used to create the necessary lighting conditions for successful operation. During such operation, an external light source is used to illuminate the wing blades and therefore the electrical signal is generated in reverse to that during daylight operation, since the photosensitive element is only actuated when the wing blades are in the correct position reflect the external light into the cell. Thus, the reflective properties of the blades, which are designed to be non-reflective, are a limiting factor in the accuracy of such devices. Attempts to improve the reflective properties include the application of reflective coatings .. on the wing blades, but the rotation of the wing blades in all possible weather conditions causes the coatings to wear out quickly or lose their reflective properties. The dependence of such a device on ambient light is not only a disadvantage in itself, but also leads to imprecision Resulta because any sudden change in the intensity of the surrounding light can actuate the cell without the surrounding light rays actually being interrupted by a blade. Thus, during daytime operation, any sudden decrease in ambient light would cause a change in the electrical signal, and accordingly any sudden increase in ambient light during nighttime operation would produce an undesirable change in the electrical signal of the photoelectric cell.
in that a coherent beam of rays, which is essentially unaffected by ambient conditions, is generated and directed along the optical axes, and in that the height of the target movement path of the object, which can coincide with the reference plane, is determined from the intersection of the optical axes and thus determines the predetermined triangle will. An extremely simple method according to the invention is characterized in that only a primary beam of rays is sent from the radiation source and is reflected at the apex of the particular triangle as a secondary beam of rays and received by only one radiation-sensitive device in order to avoid the interruption of the primary and be to generate the secondary beam by the object, the ßignale, since a loss of the beam intensity is unavoidable by the reflektierteng secondary light beam, a further method provides according to the invention provides that two beams transmitted and sensitive to radiation of two, received in series which is switched devices . Although any angle included by the bundles of rays can be used, it is advantageous to choose very specific angles for this. Thus, the invention provides that the two bundles of rays, based on the reference plane, are directed at an angle of 600 through the path of movement of the object. But it can also proceed so that the one werderit of rays directed at an angle of 45 0 to Bezugeabene and the other Strahlenbändel is reflected at an angle of 900 to the reference plane. In order to achieve a high penetration energy and tight bundling of the rays, the invention provides that laser light rays are generated as a bundle of rays.
Diese vorstehend beschriebenen Verfahren eignen sich zur Messung der
Bahnabweichung eines einzelnen Gegenstandes von einer Sollbahn, die jedoch auch
zum hiessen der Bahnabweichungen der einzelnen Flägelblätter eines rotierenden DrehflÜgels
eines ilubschraubers geeignet sind, bei dem zur Identifizierung der von den einzelnen
Flügelblättern abgegebenen Signale bei je-
der Umdrehung des Rotors der Flügelblätter
ein in den elektronischen Kxeis eingespeistes Signal abgegeben wird. Dieses Veefahren
zeichn6t sich dadurch aus., daß mit Hilfe eines Flügelblattes, vorzugsweise einem
hIeisterflÜgelblatt" die-Sollrotationsbahn der Flügelblätter zwischen der Quelle
zur Erzeugung der Strahlenbändel und dem Schnittpunkt der optischen Achser miteinander
bestimmt wird und dann die Flägelblätter so justiert werden, daß die linearen Abstände
der Schnittpunkte zwischen den FlÜgeln und den StrahlenbÜndeln mit denen des Meisterflügelblattes
Übereinstimmen. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung geht von einer bekannten Vorrichtung aus., die zumindest eine stmahlenempfindliche
Vorrichtung aufweist, die beim Durchlauf des Gegenstandes durch die auf zwei optische
Achsen ausgerichteten Strahlenbündel einer äußeren Strahlenquelle, die einen bestimmten
Winkel zwischen sich einschließen und die Bewegungsbahn des Gegenstandes schneiden,
ein Signalpaar erzeugt, das einer elektronischen Anzeigevormichtung zugefÜhrt und
der Abstand zwischen zwei Signalen eines Paares als Funktion der Bahnabweichung
des Gegenstandes angezeigt wird.
zeugt, deren Schnittpunkt Über der Bezugsebene und den möglichen
Abweichungen der Bewegungsbahnen des Gegenstandes liegt. Eine sehr einfache AusfÜhrungsform
der Vorrichtung sieht vorg daß die Einrichtung zur Erzeugung der beiden kohärenten
Strahlenbündel eine unter der Bewegungsbahn des Gegenstandes und der Bezugsebene
angeordnete, ein lh-imärbÜndel sendende Vorrichtrng und eine Über-der Bewegungsbahn
des Gegenstandes und der Bezugsebene angeordnete, das PrimäxbÜndel als Sekundärbündel
reflektierende und in die unter der Bewegungsbahn des Gegenstandes und der Bezugsebene
angeordnete strahlenempfindliche Vorrichtung richtet. Eine andere, ein besseres
Durchdringungsvermögen aufweisende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet.,
daß zwei kohärente Strahlenbündel erzeugende Vorrichtungen mit Abstand zu der Bewegungsbahn
des Gegenstandes und der Bezugsebene auf einer Seite derselben angeordnet sind,
und daß zwei, die Strahlenbündel empfangende strahlenempfindliche Vorrichtungen
auf der anderen Seite der Bewegungsbahn des Gegenstandes und der Bezugsebene angeordnet
sind. Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die StrahlenbÜndel einen Winkel
von 60 0 einschließen. Die Ausbildung-Imnn aber auch so sein, daß das Primärstwahlenbündel
einen Winkel von 45 0 mit der Bezugsebene einschließt und von einem Reflektor
unter 90 0 zur Bezugsebene in die strahlenempfindliche Vorrichtung gerichtet
ist.
Eine weiterhin bevorzugte Ausführung des Erfindungsgegenstandes
sieht vor,) daß die lichtempf ind-liche Vorrichtung eine Fatodiode enthältl die
ein konstantes'elektrisches Signal abgibt, das bei Unterbrechung der Lichtstrahlenbündel
unterb.rochen wird, und daß bei Verwendung zweier lichtempfindlicher .Vorrichtungen
die Fotodioden ih Reihe geschaltet sind. Wenn die Vorrichtung _zum Bestimmung der
Bahnabweichungen der Flügelblätter eines Hubschraubermotors benutzt wird, weist
diese Vorrichtung in bekannter Weise eine vom Rotor betätigte Vorrichtung auf" die
bei jeder Umdrehung des Rotors ein Signal erzeugt., das in die Anzeigevorrichtung
zur Identifizierung der einzelnen FlÜgelblätter eingespeist wird. Diese Vorrichtung
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Vorrichtungen, die zur Erzeugung
der kohärenten Strahlenbündel und zur Wahrnehmung der Unterbrechungen der Strahlenbändel
dienen, sowie die Anzeigevorrichtung in an sich bekannter Weise ortsfest in einen
Hubschrauber eingebaut sind. I
Diese Vorrichtung kann aber wahlweise auch
so ausgebildet sei14 daß dIe Vorrichtungen, die zum Erzeugung der kohärenten Strahlenbündel
und zur Wahrnehmung der Unterbrechungen der Strahlenbündel dienen, sowie die Anzeigevorxichtung
in einem beweglichen, höhenverstellbaren RahmiDn angeordnet sind, und daß die Anzeigevoreichtung
mittels eines eine lösbare Verbindung mit dem-Hubschrauber aufweisenden Kabels mit
der signalerzeugenden Vorrichtung des Rotors verbindbar ist. Obgleich irgendein
bestimIn er Energiestrahl einschließlich Licht- und Schall-Strahlen zur Verwendung
im erfindungsgemäßen System oder Verfahren geeignet ist, ist der bevorzugte Energiestrahl
ein genau gesteuerter und kohärenter Lichtstrahl. Die Erfindung wird daher in der
Anwendung mit einem Lichtstrahl beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen,
daß auch andere definierte Energiestrahlen in dem erfindungegemäßen
System
verwendet werden kÖnnen.These methods described above are suitable for measuring the path deviation of an individual object from a nominal path, which, however, are also suitable for measuring the path deviations of the individual wing blades of a rotating wing of a helicopter, in which to identify the signals emitted by the individual wing blades for each Rotation of the rotor of the blades a signal fed into the electronic Kxeis is emitted. This process is characterized by the fact that with the help of a wing blade, preferably a master wing, the target rotation path of the wing blades between the source for generating the beam ribbons and the intersection of the optical axes is determined and the wing blades are then adjusted so that the linear ones Distances of the points of intersection between the wings and the bundles of rays with those of the master wing blade coincide. The device for carrying out the method according to the invention is based on a known device aligned beam of an external radiation source, which include a certain angle between them and intersect the movement path of the object, generates a signal pair that is fed to an electronic display device and the distance between two signals one Pair is displayed as a function of the path deviation of the object.
whose point of intersection lies above the reference plane and the possible deviations in the movement paths of the object. A very simple embodiment of the device provides that the device for generating the two coherent bundles of rays has a device that transmits a lh-imäründel and a device above the trajectory of the object and the reference plane, the primary bundle as Secondary bundle reflecting and directed into the radiation-sensitive device arranged below the path of movement of the object and the reference plane. Another embodiment having a better penetration capacity is characterized in that two coherent beam-generating devices are arranged at a distance from the path of movement of the object and the reference plane on one side thereof, and that two radiation-sensitive devices receiving the beam are arranged on the other side of the Trajectory of the object and the reference plane are arranged. The device can be designed so that the bundles of rays enclose an angle of 60 °. The training-Imnn also be such that the Primärstwahlenbündel encloses an angle of 45 0 with the reference plane and is directed by a reflector at 90 0 to the reference plane in the radiation sensitive device.
A further preferred embodiment of the subject matter of the invention provides) that the light-sensitive device contains a fatodiode which emits a constant electrical signal which is interrupted when the light beam is interrupted, and that when two light-sensitive devices are used, the photodiodes in their row are switched. If the device is used to determine the deviations in the path of the blades of a helicopter engine, this device has, in a known manner, a device operated by the rotor "which generates a signal with each rotation of the rotor. This signal is fed into the display device to identify the individual blades. this device is characterized according to the invention is characterized in that the devices used to generate the coherent beam and to perform the interruption of Strahlenbändel, as well as the display device fixed in a known manner are installed in a helicopter. I but this device can also optionally formed14 that the devices, which are used to generate the coherent beam and to perceive the interruptions of the beam, as well as the display device are arranged in a movable, height-adjustable frame, and that the display device by means of an egg ne detachable connection with the helicopter having cable with the signal-generating device of the rotor can be connected. While any particular beam of energy, including rays of light and sound, is suitable for use in the system or method of the present invention, the preferred beam of energy is a precisely controlled and coherent beam of light. The invention is therefore described in the application with a light beam. It is pointed out, however, that other defined energy beams can also be used in the system according to the invention.
In den beigefügten Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen das
Exfindungsgegenstandes als Beispiele zur Erläuterung der Erfindung gezeigt.In the accompanying drawings, several embodiments are that
Subject of the invention shown as examples to illustrate the invention.
Fig. 1 : eine schematische Ansicht der optischen Spurprüf-
oder iberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung; Tig. 2 : ein Diagramm dem
elektrischen Signale, die durch die dberwachungseinrichtung nach Fig.
1
erzeugt werden; Fis. 3 : eine schematische Ansicht einer speziellen
Ausführungsform derSpurprÜf- oder Überwachungseinrichtung, in der die Stellungen
der Flügelblättex eines dreiflÜgeligen Rotors in unausgeglichenen Stellungen gezeigt
sind; Fig. 4 ein Diagramm der elektrischen Signale, die durch die Einrichtung nach
Fig. 3 erzeugt werden; Fig. 5 eine schematische Ansicht einer anderen
Ausführungsform dem SpurprÜf- oder Überwachungseinrichtung, in der die Gtellungen
der Flägelblätter eines deeiflÜgeligen-Rotörs in unausgeglichenen Stellungen gezeigt
sind; Fig. 6 ein Diagramm der elektrischen Signale, die durch die Einrichtung
nach Fig. 5 erzeugt worden;
Fig. eine perspektivische Darstellung
der Spurprüf- oder Überwachungseinxichtung nach Fig. 3e in der die Beziehung gegenüber
einem Hubschrauber gezeigt ist; Fig. 8 : ein schematisches Blockschaubild
einer Einrichtung zur Ablesung der durch die Überwachungseinrichtung erzeugten elektrischen
Signale; Fig. 9 ein Diagramm der elektrischen Signale, die durch die
Uberwachungseinrichtung erzeugt Werden, sowie deren Integration in der Ableseeinrichtung
nach Fig. 8;
Fig.10 : ein schematisches Blockschaubild einer wahlweisen
Ausführungsform zum Ablesen der Signale, die durch die Überwachungseinrichtung erzeugt
werden, um die Rotationsebenen mehrerer zu überwachender FlÜgelblätter anzuzeigen;
Fig,11 : eine weitere wahlweise*Vorrichtung zum Ab-
lesen der elektrischen
Signale, die durchdie iberwachungseinrichtung nach Fig. 5 erzeugt werden;
Fig.12 eine schematische Ansicht einer anderen AusfÜhrungsform eines Spu:rprüf-
oder Überwachungssystams, wobei die relative Einstellung der FlÜgel eines dreiflägellgen
Rotors in einer unausgeglichenen Stellung gezeigt ist; Fig,13 : ein Diagramm
der von dem Systeui nach-Fig.12 erzeugten elektrischen Signale und
Fig.14
: ein schematisches Blockschaubild, das ein System zum Auswerten
der von dem Spurprüfsystem nach Fig.-12 erzeugten Signale darstellt. Es wird
darauf hingewiesen, daß sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die folgende
ins einzelne gehende Besell.-e-eibung lediglich beispielsweise und zur Erläuterung
gegeben werden, aber die Erfindung nicht beschränken. Nun wird im einzelnen auf
die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen$ von der Beispiele
in den Zeichnungen dargestellt sind.
lenen Spannung dar-, bis die nacheilende Kante das Flügelblattes
den Strahl 26 passiert hat (wie in strichpunktierten linien bei 24
d in Fig. 1 gezeigt), wobei die Spannung zu diesem Zeitpunkt wieder
entlang einer vertikalen Linie 48 zu dem konstanten Spannungspegel 32 ansteigt.
Das in Fig. 2 gezeigte ZeitinteTvall 50 zwischen dem anfänglichen Spannungsabfall
34 und dem nachfolgenden Spannungsabfall 44 stellt die Zeit dar, die das Flügelblatt
zur Bewegung zwischen'den Lichtstrahlen benötigte. Da der Winkel 9 zwischen
dem primären Lichtstrahl-26 und dem abgelenkten Lichtstrahl 28
und die Dxehgeschwindigkeit
des Rotors konstant sind, ist das Zeitintemvall 50 eine Funktion der-vertikalen
Versetzung 52
zwischen der Rotationsebene 23 des Flügelblattes 24 und
einem festen Bezugspunkt, beispielsweis e der Liclitstxahlablenkvorrichtung
30.
Anstatt die FlÜgelb1äLter so zu verstellen, daß sie eine bestimmte vertikale
Versetzung von einem festen Bezugspunktl) wie beispielsweise der den Lichtstrahl
ablenkenden Vorrichtung haben, werden die FlÜgelblätter des Rotors Üblicherweise
mit Bezug auf eine vorbestimmte Bezug.--ebene Überwacht. Diese Bezugsebene kann
beispielsweise die Rotationsebene eines WeisterflÜgelblattes sein. ,iie aus Yie.
3.ersich tlich, in der eine spezielle AusfÜhrungsform des Erfindungsgegenstande-a
dargestellt ist, werden zwei RotoxflÜf#,telblätter 54 und 56 mit einer Bezugsrotationsebene
23,
die ein FlUgelblatt 24 beschreibt, verglichen. ASomit ist in der Vergleichstechnik,
bei der sich alle Flüßelblätter mit gleicher Geschwindigkeit bewegen, die Differenz
im' Zeit:intervall zwiachen den Unterbrechungen der Lichtstrahlen durch ein FlÜgelblatt,
das In der Bezugarotationsebene umläuft, und einem Flügelblatt, das in Irgundeiner
anderen Rotationeabene umläuft., eine direktie Funktion des vertikalen Abstandes
zwischen
den Rotationsebenen der FlÜgelblätter. 1: a schematic view of the optical lane checking or monitoring device according to the invention; Tig. 2 : a diagram of the electrical signals which are generated by the monitoring device according to FIG. 1 ; F sharp. 3: a schematic view of a particular embodiment derSpurprÜf- or monitoring device in which the positions of the Flügelblättex are shown of a three-bladed rotor in unbalanced positions; Figure 4 is a diagram of the electrical signals generated by the device of Figure 3; 5 shows a schematic view of another embodiment of the tracking or monitoring device, in which the positions of the wing blades of a deiflügeligen rotor are shown in unbalanced positions; Figure 6 is a diagram of the electrical signals generated by the device of Figure 5; FIG. 3 shows a perspective view of the track checking or monitoring device according to FIG. 3e in which the relationship with respect to a helicopter is shown; FIG. 8: a schematic block diagram of a device for reading off the electrical signals generated by the monitoring device; 9 shows a diagram of the electrical signals which are generated by the monitoring device, as well as their integration in the reading device according to FIG. 8; 10 : a schematic block diagram of an optional embodiment for reading the signals which are generated by the monitoring device in order to display the planes of rotation of several wing blades to be monitored; Fig, 11: read a further optional * device for disconnecting the electric signals by the iberwachungseinrichtung of Figure 5 are generated;. 12 is a schematic view of another embodiment of a tracking or monitoring system, the relative setting of the blades of a three-blade rotor being shown in an unbalanced position; 13 : a diagram of the electrical signals generated by the system according to FIG. 12; and FIG. 14: a schematic block diagram showing a system for evaluating the signals generated by the lane checking system according to FIG. 12. It is pointed out that both the above general description and the following detailed ordering information are given by way of example and for explanation only, but do not limit the invention. Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the drawings.
lenen voltage DAR until the trailing edge of the vane blade to the beam has passed through 26 (as shown in dash-dot lines at 24 d in Fig. 1), where the voltage rises at this time, again along a vertical line 48 to the constant voltage level 32nd The time interval 50 shown in FIG. 2 between the initial voltage drop 34 and the subsequent voltage drop 44 represents the time it took for the blade to move between the light beams. Since the angle 9 between the primary light beam 26 and the deflected light beam 28 and the axis speed of the rotor are constant, the time interval 50 is a function of the vertical displacement 52 between the plane of rotation 23 of the blade 24 and a fixed reference point, e.g. 30. Instead of adjusting the blades so that they have a certain vertical offset from a fixed reference point such as the device deflecting the light beam, the blades of the rotor are usually monitored with reference to a predetermined reference plane. This reference plane can, for example, be the plane of rotation of a Weister wing leaf. , iie from Yie. 3. Visibly, in which a special embodiment of the subject matter of the invention is shown, two RotoxflÜf #, tel sheets 54 and 56 with a reference plane of rotation 23, which describes a wing sheet 24, compared. Thus, in the comparative technique, in which all the rivers leaves move at the same speed, the difference in the 'time interval between the interruptions of the light rays by a wing blade that revolves in the reference plane of rotation and a blade that revolves in some other plane of rotation., a direct function of the vertical distance between the planes of rotation of the wing blades.
Wenn die den Lichtstrahl ablenkende Vorrichtung 30 so eingestellt
ist, daß der Winkel 0 beispielsweise 600 beträgt, wodurch ein gleichseitiges
Dreieck zwischen der Lichtstrahlen ablenkenden Vorrichtung 30, der Lichtquelle
20 und dem lichtempfindlichen Element 22 gebildet wird, erzeugt das Flügelblatt
24 die Reihe von Signaländerungen, wie sie im Diagramm der Fig.-4 dargestellt sind,
und zwar in gleicher Weise wie bei der Beschreibung der Fig. 2. Das Zeitintervall
zwischen C) den Lichtstrahlunterbrachungen hat einen Abstand 58 zwischen
dem anfänglichen und dem nachfolgenden Spannungsabfall der Zelle, Nachdem das richtige
Zeitintervall 58 zwischen den Lichtstrahlunterbrechungen fÜr die Bezugsrotationaebene,
wie sie bei-
spielsweise durch ein Meisterflügelblatt beschrieben wird, hergestellt
-ist, kann das lUeisterf lügelblatt entfernt werden -und alle Flügelblätter
das Rotors kÖnnen dann mit Bezug auf diese hergestellte Bezugaabene Überwacht werden.
Zum Zwecke der Darstellung des Vergleichs der Rotationsebenen der einzelnen Flägelblätter
wird jedoch angenommen, daß das Flügelblatt 24 sich in der gewänschten Bezugsmotationzebene
23 bewegt.When the light beam deflecting device 30 is set so that the angle 0 is, for example 600 , thereby forming an equilateral triangle between the light beam deflecting device 30, the light source 20 and the photosensitive element 22, the blade 24 produces the series of signal changes, as shown in the diagram of Fig. 4, in the same way as in the description of Fig. 2. The time interval between C) the light beam interruptions is a distance 58 between the initial and the subsequent voltage drop of the cell, after the correct Time interval 58 between the light beam interruptions for the reference rotation plane, as it is described for example by a master blade, produced - the fan blade can be removed - and all blades of the rotor can then be monitored with reference to these produced references. For the purpose of illustrating the comparison of the planes of rotation of the individual vane blades, it is assumed, however, that the vane blade 24 moves in the desired reference plane of motion 23 .
Angenommen, ein dreiflÜgeliger Rotor wird untersucht, bei dem sich
das FlÜgelblatt 54 in einer Rotationsebene 55 bewegt, die unter der Bezugsrotationsebene
23 des FlÜgölblattes 24 liegtg dann-unte:ebricht das FlÜgelblatt
54 den abgelenkten Lichtstrahl 28 bei 60 (Fig. 3). Diese
Unterbrechung erzeugt eine ähnliche Änderung des elektrischen Signals vom lichtempfindlichen
Blement 22 und stellt einen Spannungsabfall 62 dart der in dem in
Fig. #L gezeigten Diagramm, dargestellt ist. Wenn das Flügelblatt den Abstand 74
zwischen den Lichtstrahlen durchläuft und den Primärlichtstrahl
26 bei 24 schneidet, bewirkt es eine zweite Änderung 66 des Signalpegels.
Es ist mit Bezug auf Fig. 4 ersichtlich
" daß das Zeitintexvall
68 zwischen dem anfänglichen und dem nachfolgenden Spannungsabfall, wie er
durch die Signaländerungen 62 bzw. 66 gezeigt ist, für dar., Flügelblatt
54 größer ist als das Zeltintervall 58 an der Bezugsrotationsebene,
in der Ausführungsform nach Fig. 3 gezeigt ist, kann der
vertikale Abstand 75 als die halbe Differenz zwischen dem linearen Abstand
70 für das Flügelblatt 24 und dem linearen Abstand 74 für das FlÜgelblatt
54 mal etg 3Ö0 errechnet werden. Somit ist die Differenz zwischen den Zeitintervallen
58 und 68 der beiden Flügelblätter eine Funktion der vertikalen Versetzungseigenschaften
der FlÜgelblätter. Wenn das dritte FlÜgelblatt 56 ebenfalls nicht spurt und
beispielsweise in einer Rotationsebene 77 Über der Bezugsrotationsebene
23 umläuft, schneidet es den abgelenkten Lichtstrahl 28 bei
76 und den primären Lichtstrahl 26 bei '78 (Fig.
3) und bildet ein ähnliches Zeitintervall 80., wie im Diagramm der
Fig. 4 zwischen den zuvor beschriebenen Änderungen der Spannungsebene gezeigt..
In gleicher Weise kann die vertikale Versetz ung 82 zwischen der Bezugsrotationsebene
23 und der Rotationsebene 77 des FlÜgelblattes 56 als eine
Funktion der Differenz zwischen dem linearen Abstand 84 der Unterbrechungen der
Lichtstrahlen durch das FlÜgelblatt 56 (dargestellt durch das Zeitintervall
80) und dem linearen Abstand 70 für das Flägelblatt 24 (dargestellt
durch das Zeitintervall 58) bestimmt werden.
gine weitere kennzeichnende Ausführungsform ist in der Fig.
5
dargestellt Und zeigt eine ähnliche Einrichtung wie die in Fig,
3, wobei der -Winkel 9 auf 45 0 eingestellt und der abgelenkte
Lichtstrahl 28 senkrecht zur Rotationsebene der Flügelblätter gerichtet ist.
Die Änderung der Signalebenen, die durch das lichtempfindliche Element erzeugt werden,
sind im Diagramm der Fig. 6 gez'eigt. Während das Flügelblatt
56 wiederum in einer Rotationsebene 77 umläuft, die vertikal nach
oben aus der Bezugsmotationsebene 231 die das Flügelblatt 24 beschreibt,
versetzt ist, ist das Zeitintervall 80 zwischen dem anfänglichen und dem
nachfolgenden Spanaungsabfall für das Flügelblatt 56
geringer als das Zeitintervall
58 für das Flügelblatt 24. Während das Flügelblatt 54 in einer Rotationsebene
55 vertikal nach unten aus der Bezugsrotationsebene 23 versetzt ist,
ist das Zeitintervall 68 zwischen den ßpannungsabfällen größer als das Zeitintervall
58 fÜr das Flügelblatt 24. Somit sind die vertikalen Versetzungen
75 und-82 der Flügelblätter 54 bzw« 56
gegendber der Bezugsmotationsebelie
23 eine Funktion der Zeitdifferenzen zwischen diesen Flügelblättern und dem
Flügelblatt 24 wie zuvor mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.
Gemäß diesen Ausführungsfoxmen der Erfindung ist ein Reflektor
30.zum Ablenken des Lichtstrahls 26 vorgesehen, und er sendet ihn durch die
Dmehebenen der Flügel zurück. Dieser Reflektor kann ein Spiegel 86 (Fig.
5) seing der im Bezug zu dem ersten oder primeen Lichtstrahl 26 unter
einem Winkel angeordnet ist, so daß eine Linie, welche den Winkel 0 zwischen
den Licht-,strahlen halbiert, rechtwinklig zur Spiegelebene liegt. Es wird darauf
hingewiesen, daß auch andere geeignete Reflektomen bei diesen Ausfühxungsformen
der Erfindung verwendet werden können, wie beispielsweise ein Prisma als Strahl-Ablenkungseinrichtung
oder.irgendein äquivalenter Reflektor, der den Fachleuten bekannt ist. Eine andere
besondere AusfÜhrungsform des erfindungsgemäßer, Systems ist in Fig. 12 gezeigt.
In dieser Ausführungsform ein erster Lichtstrahl 26, der von einer Lichtquelle
20 ausgesendet wird, nach oben durch die*Drehabene der kreisenden Flügel geworfen.
Die Einrichtung zum Senden eines zv#eiten Lichtstrahls durch die Drehebenen besitzt
in dieser Ausführungsform eine zweite Lichtquelle 201, die an der gleichen Seite
der Drehebenen der FlÜgel angeordnet ist wie die Lichtquelle 20. Die Lichtquelle
201 wirft einen zweiten Lichtstrahl 28 durch die Drehwege der Flügel unter
einem Winkel 9 in bezug zum Lichtstrahl 26 nach oben.
Das in Fig. 12 dargestellte-System ist dem in Fig. 3 gezeigten
ähnlich, wobei der Winkel 9 zwischen den Lichtstrahlen 26 und
0
28 60 beträgt und ein gleichwinkliges Dreieck zwischen den Lichtquellen
20 und 20' und den lichtempfindlichen Elementen 22 und 22' bildet.Assume that a three-bladed rotor is examined, in which the winged blade 54 moves in a plane of rotation 55 which is below the reference plane of rotation 23 of the winged oil blade 24, then below: the winged blade 54 breaks the deflected light beam 28 at 60 (FIG. 3). This interruption produces a similar change in the electrical signal from the photosensitive Blement 22 and provides a voltage drop of the dart 62, is illustrated in the example shown in Fig. #L diagram. When the blade passes the distance 74 between the light beams and intersects the primary light beam 26 at 24, it causes a second change 66 in the signal level. It can be seen with reference to Fig. 4 "that the time interval 68 between the initial and the subsequent voltage drop, as shown by the signal changes 62 and 66 , respectively, for the blade 54 is greater than the time interval 58 at the reference plane of rotation,
In the embodiment of FIG. 3 shown, the vertical distance 75 can be calculated as half the difference between the linear distance 70 for the wing blade 24 and the linear distance 74 for the wing blade 54 times etg 300. Thus, the difference between the time intervals 58 and 68 of the two blades is a function of the vertical displacement properties of the blades. If the third wing blade 56 also does not track and, for example, revolves in a plane of rotation 77 above the reference plane of rotation 23 , it intersects the deflected light beam 28 at 76 and the primary light beam 26 at '78 (FIG. 3) and forms a similar time interval 80, as in the diagram of Fig. 4 between the above-described changes in the voltage level .. Similarly, the vertical Offset can ung 82 between the reference plane of rotation 23 and the plane of rotation 77 of the blade 56 as a function of the difference between the linear distance 84 of the interruptions of the light beams can be determined by the wing blade 56 (represented by the time interval 80) and the linear distance 70 for the wing blade 24 (represented by the time interval 58) .
gine Another characterizing embodiment shown in FIGS. 5 and shows a similar device as that shown in Fig, 3, wherein said angle 9 is set to 45 0 and the deflected light beam 28 is directed perpendicular to the plane of rotation of the blades. The change of the signal levels generated by the photosensitive element, gez'eigt in the diagram of Fig. 6. While the blade 56 revolves again in a plane of rotation 77 which is offset vertically upwards from the reference plane of rotation 231 that describes the blade 24, the time interval 80 between the initial and the subsequent drop in tension for the blade 56 is less than the time interval 58 for the Blade 24. While the blade 54 is offset vertically downward from the reference rotational plane 23 in a plane of rotation 55 , the time interval 68 between the voltage drops is greater than the time interval 58 for the blade 24. Thus, the vertical offsets 75 and -82 of the blades 54 are or 56 versus the reference motivation line 23, a function of the time differences between these blades and the blade 24, as previously described with reference to FIGS. 3 and 4.
According to these embodiments of the invention, a reflector 30 is provided for deflecting the light beam 26 and sends it back through the dam planes of the wings. This reflector can be a mirror 86 (FIG. 5) which is arranged at an angle with respect to the first or prime light beam 26 so that a line which bisects the angle 0 between the light beams is at right angles to the mirror plane. It should be understood that other suitable reflectomes can be used in these embodiments of the invention, such as a prism as a beam deflector or any equivalent reflector known to those skilled in the art. Another particular embodiment of the system according to the invention is shown in FIG. In this embodiment, a first light beam 26, which is emitted by a light source 20, is thrown upwards through the hub of the circling wings. The device for sending a second light beam through the planes of rotation has in this embodiment a second light source 201 which is arranged on the same side of the planes of rotation of the wings as the light source 20. The light source 201 throws a second light beam 28 through the paths of rotation of the wings at an angle 9 with respect to the light beam 26 upwards.
The system shown in Fig. 12 is similar to that shown in Fig. 3 , the angle θ between the light rays 26 and 0 being 28 60 and forming an equiangular triangle between the light sources 20 and 20 'and the photosensitive elements 22 and 22' .
Die änderung in den SignalhÖhen, welche durch die lichtempfindlichen
Elemente 22 und 221 erzeugt wird, ist schaubildlich in Fig" 13 dargestellt.
Wenn der Flügel 56 wieder eine Drehebene 77 besehreibtl die vertikal Über
die optimale Drehebene 23 verlagert ist., welche vom Flügel 24 beschrieben
wird., ist das Zeitintervall 80 zwischen dem anfänglichen und nachfolgenden
Spannungsabfall für das Blatt 56 kleiner als das Zeitintervall
58 für den FlÜgel 24.The change in the signal levels generated by the photosensitive elements 22 and 221 is diagrammatically shown in Fig. "13, when the vane 56 is a plane of rotation 77 vertically above the optimum rotation plane is displaced 23 besehreibtl again. That described by the blade 24 is., the time interval 80 between the initial and subsequent voltage drop for the sheet 56 smaller than the time interval 58 for the blade 24.
Wenn der Flügel 54 eine Drehebene 55 beschreibt.. die vertika
1
unter die optimale Drehebene 23 verlagert ist, ist das Zeitintervall
68 zwischen den Spannungsabfällen größer als das Zeitintervall
58 für den FlÜgel 24. Somit sind die vertikalen Verlagerungen '75
und 82 der FlÜgel 54 bzw. 56 gegenÜbem der optimalen Dmehebene
23 eine Funktion der Differenz zwischen den Zeitintervallen zwischen den
Flügeln 54 und 56 und dem Flägel 24, wie in Verbindung mit den Fig.
3 bis 6 beschr ieben worden ist, Gemäß der Erfindung sind eine Lichtquelle
oder Lichtquellen vorgesehen., die eine dichte und genaue Anzeige der Zeitintervalle
zwischen den DurchschneIdungen der Id-cht-strahlen durch die Flügelblätter gestatten,
und zwar unabhängig von umgebenden Licht- und den meisten Wetterverhältnissen, Beim
Erfindungsgegenstand weist diese Lichtquelle einen feinregerlbaren «
und kohärenten
iLrichtstrahl mit sehr kleinem Durchmesser" einer minimalen Divergenz für den erforderlichen.,
zu ÜberbrÜckenden Abstand zwischen der Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Element
auf. Eine bevorzugte Lichtquelle ist ein regelbares
Laserlicht
88t wie schematisch in der Ausführungsform nach Fig. 5 gezeigt. Wie
den mit der Materie vertrauten Fachleuten bekannt sein dürfte, wird das Licht
durch-spontane Strahlung erregter Atome erzeugt, Bei einer Üblichen Lichtquelle
werden die Gesamtwellenlängen des Lichts als ein Durcheinander von Wellen von zahlreichen
einzelnen Atomen erzeugt. Die Wellenlänge des Lichts von einem bestimaten Atom ist
somit außer Phase mit der Wellenlänge eine - s.jeden anderen Atoms, und daher
nennt man das Licht inkohärent.If the wing 54 describes a plane of rotation 55 .. which is displaced vertically 1 below the optimal plane of rotation 23 , the time interval 68 between the voltage drops is greater than the time interval 58 for the wing 24. Thus, the vertical displacements '75 and 82 of the wings 54 are or 56 versus the optimal dam plane 23 is a function of the difference between the time intervals between the wings 54 and 56 and the wing 24, as has been described in connection with FIGS. 3 to 6. According to the invention, a light source or light sources are provided ., a dense and accurate indication of the time intervals between the intersections of Id-cht-rays permit by the blades, regardless of surrounding light and most weather conditions, when the subject invention, this light source a feinregerlbaren "and coherent iLrichtstrahl very small Diameter "of a minimum divergence for the required., To be bridged distance between the light source and the photosensitive element. A preferred light source is an adjustable laser light 88t as shown schematically in the embodiment of Fig. 5. As will be known to those familiar with the subject matter experts, the light generated by spontaneous radiation-excited atoms, in a conventional light source, the total wavelengths of light are generated as a jumble of waves of numerous individual atoms. The wavelength of light from a given atom is thus out of phase with the wavelength one - see every other atom, and therefore the light is called incoherent.
Im Gegensatz dazu ist ein laserlichtstrahl eine gesteuerte Lichtquelle
kohäxenter Wellenlängen, wobei die von der VorrIchtung ausgehenden Lichtwellen alle
in Phase, in einer direkten bzw. geraden Ebene liegen. Das Licht ist außergewöhnlich
sichtbar und folgt genau der Bahn entlang der Achse des -Lasergeräts. Ein Lasergerät
erzeugt einen feinen einfarbigen Lichtstrahl,# der eine vernachlässigbare Diffusion
Über die Entfernung aufweist, die er durchqueren muß. Er ist in der Lage, die schlechtesten
Wetterbedingungen, dieman bei der Überwachung antreffen kann" zu durchdringen wie
beispielsweise Nebel, Rauch, Schnee oder dergleichen.In contrast to this, a laser light beam is a controlled light source of cohesive wavelengths, the light waves emanating from the device all being in phase, in a direct or straight plane. The light is exceptionally visible and precisely follows the path along the axis of the laser device. A laser device produces a fine, monochromatic beam of light that has negligible diffusion over the distance it must traverse. It is able to penetrate the worst weather conditions one may encounter while monitoring, such as fog, smoke, snow or the like.
Ein zur Verwendung beim Erfindungsgegenstand geeignetes Lasergerät
kam beispielsweise ein Helium-Neongaslasergerät mit kontinuierlicher Welle sein,
das mit einer Lochung versehen ist., um einen Lichtstrahl von etwa 2,5 mm
Durchmesser zu erzeugen. Somit kann eine wesentlich feinere Bezugslinie hergestellt
werden als dies mit der verhältnismäßig großen Breite der umgebenden Lichtstrahlen,
wie sie bei früheren Vorrichtungen gebraucht wurden, möglich ist, was zu einer größeren
Genauigkelt in der Überwachung der Flügel gemäß der Erfindung fÜhrt, Ein Iasergerät
ist dafür eine sehr stabile Quelle mit fast monochromatischer optischer Wellenfrequenz
und der Strahlenausgang
des-lasergeräts bildet einen sehr starkeng
feinen und scharf gerichteten Lichtstrahl.
bundeng die am Flugzeug 90 angebracht'ist, um die Aufeinanderfolge
der Flüge lblätter in der-Ableseeinrichtuns anzuzeigen und zu integrieren. Die Phasendetektorvorrichtung
104 kann von Üblicher, den einschlägigen Fachleuten gut bekanntem Art sein und bildet
keinen Teil der Erfindung. Eine geeignete Phasendetektorvorrichtung, wie sie in
Fig. 7 gezeigt ist, weist eine magnetische Aufnahme 106 auf, die einen
von einer Spule umgebenen Magnet hat, der an, einem Konsol 108 am stationären
Gehäuse des Rotors befestigt ist. Ein magnetisches Impulskonsol 110 ist an
der Rotorwelle so befestigt, daß es sich verhältnismäßig nahe an der magnetischen
Aufnahme 106 vorbeibewegt. Wenn das Konsol 110 sich über die Aufnahme
hinwegbewegt., wird ein Signal abgegeben, und da die Stellung des Kansols
110 gegenüber den Plügelblättern bekannt ist" kann die :Phase der Flügelblätter
in Beziehung zu den Signaländerun:gen von der Fotodiode 89 gebracht werden.
Das Kabel 102 überträgt die Impulse auf die Ablesevorrichtung 100 und integriert
sie in die Einrichtung" so daß die angezeigten Intervalle in Beziehung zu
dem richtigen FlÜgelblatt stehen, Die in Fig. '7 gezeigte Einrichtung zur
Überwachung rotierender Hubschrauberflügelblätter, wähxend sich das Flugzeug auf
dem Boden befindet, soll nunmehr beschrieben werden. Aus Einfachheitsgründen soll
die Wirkungsweise der Einrichtung mit Bezug auf den vordemen Rotor beschrieben werden,
wobei jedoch darauf hingewiesen wivd., daß dieselbe Einrichtung zur Überwachung
der Flügelblätter eines hinteren Rotors genauso gut benutzt werden kann.
Es Ist unerheblich, ob die Flügelblätter anfänglich den 1#rimärlIchtstrahl
26 oder den abgelenkten Lichtstrahl 28
unterbrechen,und daher ist die
Einrichtung in gleicher Weise sowohl für den vorderen als auch den hinteren
Rotor geeignet" die sich in umgekehrten Richtungen drehen,
Zunächst
wird die Rotationsbahn eines bleisterflügelblattes verfolgtl um das richtige Zeitintervall
zwischen den Strahlenunterbrechungen in der optimalen Rotationsebene festzulegen.
Das MeisterflÜgelblatt wird dann vom Rotor entfernt und drei 1#roduktionsflÜgelblätter
eines beispielsweise dreiflügeligen Rotors'werden gleichzeitig durch Vergleich der
Resultate dieser Flügelblätter mit den festgestellten Resultaten des IvleisterflÜgelblattes
untersucht. Fig. 8 zeigt schematisch in Blockdiagrammform eine Einrichtung
zum Ablesen der Spannungsänderungen von der fotoelektrischen Zelle oder der Fotodiode
89. Diese durch die Zelle erzeugten Signale werden zunächst durch irgendwelche
geeigneten Mittel 120, die den mit der Materie vertrauten Fachleuten gut bekannt
sind, verstärkt, um den scharf en Abfall des Signaleingangs zu verstärken, wobei
irgendwelche scharfen Zunahmen zurÜckgewiesen werden, so daß scharfe Impulse
123 erzeugt werdent um Anfang und Ende eines jeden Intervalls"
wie in Linie B der Fig 9 gezeigt, zu zeigen. Diese Impulse
123 werden dann eine m Präzisionstorgenerator oder Flip- oder Floplrxeis
122 zur Sperrung der Impulse 123 zugeführt, der einen Impuls 124 erzeugt,
der äquivalent zum Zeitintervall der FlÜgelblattspur ist. Der erste Impuls vom Verstärker
120 erregt den Kreis 122 in einer Richtung und erzeugt eine Spannungszunahme und
hält die Spannung auf einem konstanten Pegel, wie dies die Linie C-der Fig.
9 zeigt. Der zweite Impuls erregt den leeis 122 in entgegengesetzter Richtung
und bringt den Spannungspegel in seine ursprüngliche Stellung zurÜck. Somit ist
der A-usgang des Flip-Flopkreises eine Serie von Rechteckimpulsen 124, wie dies
in Linie 0 der Fig. 9 gezeigt ist, wobei die Breite der Impulse e
'- Maß für das Zeitintervall zwischen den Unterbrechungen der In Lichtstrahlen durch
ein bes.onderes Flügelblatt ist.A laser device suitable for use in the subject matter of the invention could be, for example, a helium-neon gas laser device with a continuous wave which is provided with a perforation in order to generate a light beam about 2.5 mm in diameter. Thus, a much finer reference line can be produced than is possible with the relatively large width of the surrounding light beams, as they were used in earlier devices, which leads to a greater accuracy in the monitoring of the wings according to the invention Very stable source with almost monochromatic optical wave frequency and the beam output of the laser device forms a very narrow, fine and sharply directed light beam.
which is attached to the aircraft 90 in order to display and integrate the sequence of the flights in the reading device. The phase detector device 104 may be of any conventional type well known to those skilled in the art and does not form part of the invention. A suitable phase detector device, as shown in FIG. 7 , includes a magnetic receptacle 106 which has a magnet surrounded by a coil and attached to a bracket 108 on the stationary housing of the rotor. A magnetic pulse console 110 is attached to the rotor shaft so that it moves relatively close to the magnetic receptacle 106 . When the console 110 moves over the receptacle, a signal is emitted, and since the position of the cansol 110 with respect to the wing blades is known, the phase of the wing blades can be related to the signal changes from the photodiode 89. The Cable 102 transmits the pulses to the reading device 100 and integrates them into the device "so that the indicated intervals are related to the correct wing blade. The device shown in Fig. 7 for monitoring rotating helicopter blades while the aircraft is on the ground will now be described. For the sake of simplicity, the mode of operation of the device will be described with reference to the front rotor, it being pointed out, however, that the same device can just as well be used for monitoring the blades of a rear rotor. It does not matter whether the blades initially interrupt the 1 # rim light beam 26 or the deflected light beam 28 , and therefore the device is equally suitable for both the front and rear rotors "which rotate in opposite directions The master wing is then removed from the rotor and three production wing blades of a three-winged rotor, for example, are examined simultaneously by comparing the results of these wing blades with the determined results of the Ivleiter wing blade Fig. 8 shows schematically, in block diagram form, means for reading the voltage changes from the photoelectric cell or photodiode 89. These signals generated by the cell are first transmitted by any suitable means 120 similar to those indicated by d it is well known matter to those familiar, amplified to the sharp-en waste to amplify the signal input, wherein any sharp increases to be rejected, so that sharp pulses generated 123 werdent to the beginning and end of each interval "as shown in line B of Figure 9 , to show. These pulses 123 are then fed to a precision gate generator or flip or flop mechanism 122 to block the pulses 123 , which generates a pulse 124 which is equivalent to the time interval of the wing blade track. The first pulse from the amplifier 120 energizes the circuit 122 in one direction and generates a voltage gain and holds the voltage at a constant level, as shown by the line C-Fig. 9. The second pulse excites the leeis 122 in the opposite direction and brings the voltage level back to its original position. Thus, the A-usgang of the flip-flop circuit a series of square pulses 124, as shown in line 0 of Figure 9, wherein the width of the pulses e '-. A measure of the time interval between interruptions in the light beams bes by. another blade is.
Diese fräzisionsimpulse mit konstanter Amplitude können dann
in
irgendwelche geaigneteng gut bekannten Mittel, beispielsweise einen Digitalaufzeichner,
eingespeist werden, um das Intervall zwischen der Untexbxechung der Lichtstrahlen
durch irgendein bestimmtes Flügelblatt, entweder im Zeit- oder Ab-
standsmaß,
und damit die tatsächlicheivertikaläaVersetzungseigenschaften als eine Funktion
des Intexvälls anzuzeigen und eine dauernde Aufzeichnung der Spurüberwachung,dee
Rotorflügelblätter zu schaffen.
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Differenz der Zeitintervalle bestimmt werden"
-denn es weiterhin erwünscht ist, die vertikale Versetzung eines jeden Flägelblattes
aus einer besonderen festen Bezugsebene, beispielsweise die Ablenkvorrichtung des
Lichtstrahls oder der Bodeng festzustellen, kann dies mit gleicher Genauigkeit durchgefährt
werden.
tationsebene eines FlÜgelblattes aus einer vorbestimmten Bezugsebene
wenigstens 7.,5 mm.) die mit der in Fig. 10 gezeigten und beschriebenen Einrichtung
feststellbar waren. Der Phasendetektor 104- ist ebenfalls vorgesehen, um die richtige
Umlaufbeziehung der Flügelblätter zueinander., wie zuvor beschrieben, sicherzustellen.
Während ein als Tor wirkendes lichtempfindliches Element-in Verbindung mit einem
NAM-Tor in Verbindung mit der Einr:#chtung zum Ablesen der Signaländerungen vom
lichtempfindlichen Element beschrieben worden ist" dürfte es.natürlich einleuchten,
daß ein lichtempfindliches Element, das einen positiven Impuls in Verbindung mit
einem AND-Tor aligibt, ebenfalls bei der Ableseeinrichtung'gemäß der Erfindung verwendet
werden kann. Die schematisch in den Fig. 8 und 10 dargestellten Systeme
zum Auswerten oder Ablesen der Signaländerungen von der Lichtaufhahmeeinrichtung
89 kann auch zum Auswerten oder Ablesen der Signaländerungen von den Lichtaufnahmevorrichtungen
89
und 891 verwendet werden., die in der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform
benutzt werden. iiie in Fig. s4 gezeigt ist., sind die Lichtaufnahmevorrichtungen
89 und 89' elektrisch mit einem Signalverstärker 120 in Reihe geschaltet,
so daß ein elektrisches Signal zu dem Verstärker gegeben wird, wenn die Lichtstrahlen
26 und 28 auf die LichtaufnahmevorrichtunGen 89'
und
89 treffen. Die Lichtaufnahmevorrichtungen wirken als Tore, so daß, wenn
ein Lichtstrahl von einem kreisenden Flügel unterbrocheü wird,
ein negativer
Impuls zu dem Signalverstärker 120 gegeben wird. Die negativen Impulse werden umgeformt
und von dem Verstärker 120 verstärkt, so daß sie scharfe Impulse bilden, die den
Beginn jeder Strahlunterbrechung anzeigen, Die scharfen Impulse werden einem Torgenerator
122, ähnlich dem in den Fig, 8 und
10 gezeigten,
zugeführt, um einen eingeblendeten Impuls zu erzeugen, der dem Zeitintervall der
Flügelspur äquivalent ist. Die eingeblendeten Impulse können entweder dem Auswert-
oder Ablesemechanismus 100 in dem in 11.g. 8 dargestellten System
oder dem NAND-Tor 127 in dem in Fig. 10 gezeigten System zugeführt
werden. Anstelle eines'Ableserechners zur Anzeige der vertikalen Versetzung als
eine Funktion des Intervalls'zwischen den 1 chtstrahlunterbrechungen kann
in vorteilhafter 2feise ein Oszilloskop verwendet werden, um ein graphisches Bild
der Spur der Spannungseigenschaften zu geben, die auf der Unterbrechung der Li-chtstrahlen
durch die Flügelblätter basiert. Ein Schirmableser, wie. er in Fig. 11 gezeigt
ist, würde in Verbindung mit einer Einrichtlxng, wie sie schematisch in Fig-
5 gezeigt ist, erwünscht sein. Es ist leicht ersichtlich, daß das
in Fig. 12 dargestellte System auch so ausgerichtet werden kann, wie es in Fig.
5
gezeigt ist. Bei dieser besonderen Einrichtung würde der Winkel
0 45 0 betragen, wobei einer der Lichtstrahlen, entweder der abgelenkte
oder der Primärlichtstrahll rechtwinklig zur Rotationsebene der Flügelblätter gerichtet
ist. Das FlÜgelblatt 24 würde der Spur eines 1Viusters auf der Fläche des
Schirms
130., wie in Fig. 11 gezeigt, folgen. Die beiden vertikalen
Spurlinien 132 und 134- der Fig. 11 stellen die aufeinanderfolgende
Spannungsabschaltung dar, die durch die Unterbrechung der Lichtstrahlen durch die
führende Kante des Plägelblattes 24 erzeugt wird.la die anfängliche Lichtstrahlunterbrechung
vertikal erfolgt und die-Rotationsbahn des Flägelblattes horizontal ist, kann die
anfängliche Spannungsabschaltung 132
so erfolgen, daß sie auf dem Schirm am
gleichen Punkt füx# je-
des Flägelblatt durch Verstellung des Schirms erscheint
und
die Zeitkoordinate am Schirm gleich dem Äbstand des Weges eines
Flägelblattes durch ein Segment von 120 0 für einen dreiflügeligen Rotor
ist. Das in einer tieferen Rotationsebene als das Flügelblatt 24 umlaufende Flägelblatt
54 bildet dann einet. identische Spur auf dem Schirm bis zu dem Unterbrechungspunkt
des zweiten Lichtstrahls, wobei der Spannungsabschaltabfall durch die Linie
136 gezeigt ist. Dieser Abfall erscheint jennseits dem zweiten ipannungsabschaltung
134 des Flügelblattes 24 und der Spannungspegel steigt jenseits des Spannungsanstiegs
des Flügelblattes wieder zur vollen Spannung an, wie dies in Yig. 11 gezeigt
isto' Das Zeitintervall fÜr die Unterbrechung der Lichtstrahl= durch das Flügelblatt
24 ist der Abstand 138 zwischen dem anfänglichen Abfall-132 und dem nachfolgenden
abfall 134 der Spannung. Die Differenz zwischen den Zeitintervallen
138 fÜr das Flügelblatt 24, das in der optimalen Rotationsebene umläuft,
und dem Zeitintervall 140 für das Fldgelblatt 54 ist der Abstand 1421 der eine Funktion
der vertikalen Versetzung zwischen den beiden Plügelblättern, wie zuvor beochrieben,ist.
Da der von den Mehtstrahlen eingeschlossene Winkel 450 beträgt und der Winkel zwischen
dem Erlmärstrahl 26 und der Rotationsebene ebenfalls 450 beträgtv ist die
horizontale Versetzung 142, die die Differenz der seitintervalle darstellt, direkt
proportional zum vertikalen 7ersetzung 75 des Überwachten YlÜgelblattes aus
der optimalen Rotationsebene des FlÜgelblattes 24. Bine geeignete ZeitverzÖgerunbsvorrichtung
ist erforderliche um die Spannungsspuar des Fligelblattes 24 gleichzeitig mib den
Opannungspuren der
erzeugt eine ähnliche graphische Darstellung auf dem Schirmg wobei
die aufeinanderfolgenden Spannungsabschaltungen durch Linie 146 dargestellt sind.
Die.Zeitdifferenz 14_3 zwischen dem Spannungsabfall 134 des Flügelblattes 24 und
dem darauffolgenden Spannungsabfall 146 des FlÜgelblattes 56 zeigt die vertikale
Versetzung zwischen den Flügelblättern 24 und 56 an, die in der zuvor beschriebenen
Weise Überwacht werden. Gemäß der Erfindung ist ein neues, verbessertes und genaues
Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung desselben zur Messung der vertikalen
Versetzungen umlaufender Hubschxauberflügelblätter aus einer optimalen Rotationsebene
geschaffen, bei dem ein Energiestrahl, vorzugsweise ein einziger, fein regelbarer
Lichtstrahl benutzt wird, der durch die Rota.-tionsebene der Flügelblätter an zwei
bestimmten Stellen und in einem bestimmten Winkel zueinander geht. Durch diese Anordnung
ist die dberwachungseinrichtung nicht länger vom Vo.Thandensein umgebenden Lichts
abhängig und ist völlig unabhängig von umgebend-en Bedingungen, sowohl von Jindexungen
des umgebenden Lichts als auch von den meisten Vietterbedingungen. Bei der Ein2ichtung
gemäß der ßrfindung ist es nicht notwendig, äußere Lichtquallen vorzusehen,und somit
kann die Überwachung der FlÜgelblätter zu jeder Zeit,-ob Tag-Oder Nacht, einschließlich
der Zeiten des Sonnerlauf- und -untergangs durchgeführt werden. Da eine hÖchstaufgelÖste
und fein geregelte Lichtquelle bel der b'evorzußben Ausführungsforin verwendet WiTdi
ist ein genaueres Verfahren zur uberwachung geschaffens indem eine im wesentlichen
begrenzte Bezugslinie hergestellt ist. 1,-felterhin werden bis zu 20
% der Kosten gegenüber früheren optischen Binrichtungen. mit dem Erfindungsgegenstand
eingespart, wobei die Genauigkeit und Verläßlichkeit erhöht wird. Infolge der verhältnismäßig
wenigen beweglichen Teile sind die Unterhalbungekosten ebenfalls wesentlich niedriger
als bei den frÜheren Vorrichtungen.
Die Erfindung soll nicht auf
die speziellen gezeigten und beschriebenen Einzelheiten beschränkt sein, da Änderungen,
ohne vom Erfindungsgedanken abzugehen, wie er in den nachfolgenden AnsprÜchen zum
Ausdruck gebracht ist" vorgenommen werden können, So ist es auch möglich, anstatt
einer Lichtquelle eine Ablenkungsvorrichtung fär den Lichtstrahl und ein lichtempfindliches
Element zu benutzen, zwei Lichtquellen vorzusehen und deren Lichtstrahl entsprechend
den Fig . 1, 3 und 5 unter dem Winkel 9 aufwärts zu richten
und anstelle der Ablenkvorrichtung 30 oder 86 zwei lichtempfindliche
Elemente zu benutzen, auf die je eines der Lichtstrahlen gerichtet ist. Die
umgekehrte Anordnung, bei der anstelle der Ablenkvorrichtung 30
oder
86 zwei Lichtauellen und anstelle der Lichtquelle 20 ein weiteres lichtempfindliches
Element vorgesehen ist, wobei dann die Lichtstrahlen unter dem Winkel
0 abwärts gerichtet sein würden, ist natÜrlich ebenfalls möglich.This fräzisionsimpulse constant amplitude can then in any geaigneteng well-known means, for example a Digitalaufzeichner are fed, standsmaß to the interval between the Untexbxechung of the light beams by any particular blade sheet, in either the time or waste, and thus the tatsächlicheivertikaläaVersetzungseigenschaften as a function of the Intexvälls and to create a permanent record of the tracking monitoring of the rotor blades.
99 1623653 Difference in the time intervals can be determined "-because it is also desirable to determine the vertical displacement of each wing from a special fixed reference plane, for example the deflecting device of the light beam or the floor, this can be done with the same accuracy.
tation level of a wing blade from a predetermined reference plane at least 7, 5 mm.) which could be determined with the device shown and described in FIG. 10. The phase detector 104- is also provided to ensure the proper orbital relationship of the blades to one another, as previously described. While a light-sensitive element acting as a gate has been described in connection with a NAM gate in connection with the device for reading the signal changes from the light-sensitive element, "it should of course be obvious that a light-sensitive element which has a positive pulse in compound aligibt with an aND gate, can also be used in the Ableseeinrichtung'gemäß of the invention. the system shown schematically in Figs. 8 and 10 for evaluating or reading of the signal changes from the Lichtaufhahmeeinrichtung 89 may also for evaluating or reading of the signal changes from the light receiving devices 89 and 891 used in the embodiment shown in Fig. 12. As shown in Fig. 4, the light receiving devices 89 and 89 'are electrically connected in series with a signal amplifier 120 so that an electrical Signal is given to the amplifier when the light beams 26 and 28 on di e meet light receiving devices 89 ' and 89. The light receiving devices act as gates so that if a light beam is interrupted by a circling wing , a negative pulse is given to the signal amplifier 120. The negative pulses are converted and amplified by the amplifier 120 so as to form sharp pulses that indicate the beginning of each beam interruption, the sharp pulses are supplied to a gate generator 122, similar to that shown in Figs, 8 and 10, is supplied to an on-screen To generate momentum, which is equivalent to the time interval of the wing track. The superimposed pulses can either be transferred to the evaluation or reading mechanism 100 in the manner described in 11.g. System or 8 presented to the NAND gate in the system shown 10 are supplied to 127 in Fig.. Instead eines'Ableserechners for indicating the vertical displacement as a function of the Intervalls'zwischen an oscilloscope can chtstrahlunterbrechungen 1 advantageously 2feise be used to a graphical image of the track to give the voltage characteristics based on the interruption of the Li-chtstrahlen by the blades based. A screen reader, like. shown in Fig. 11, would be in communication with a Einrichtlxng, as is schematically shown in Fig- 5, may be desired. It is readily apparent that this can also be aligned in Fig. Illustrated system 12 such as shown in Fig. 5. In this particular device, the angle 0 45 0 would be where one of the light beams, either the deflected or the Primärlichtstrahll is directed perpendicular to the plane of rotation of the blades. The blade sheet 24 would be a 1Viusters on the surface of the screen 130, as shown in FIG. 11 of the track follow. The two vertical track lines 132 and 134- of Fig. 11 represent the successive voltage cut-off that is generated by the interruption of the light beams by the leading edge of the peeling blade 24 the initial voltage cut-off 132 be such that it on the screen at the same point füx # JE the Flägelblatt by adjustment of the screen appears and the time coordinate on the screen the Äbstand of the path is equal to a Flägelblattes by a segment of 120 0 for a three bladed rotor. The wing blade 54, which revolves in a lower plane of rotation than the wing blade 24, then forms one. identical trace on the screen to the point of interruption of the second light beam, the voltage shutdown drop shown by line 136 . This drop appears beyond the second voltage cut-off 134 of the blade 24 and the voltage level rises back to full voltage beyond the voltage rise of the blade, as shown in Yig. 11 is shown to 'the time interval for the interruption of the light beam = by the blade 24 is the distance 138 between the initial drop-132 and the subsequent drop 134 of the voltage. The difference between the time intervals 138 for the blade 24, which revolves in the optimal plane of rotation, and the time interval 140 for the blade 54 is the distance 1421 which is a function of the vertical displacement between the two blades, as previously described. Since the angle enclosed by the Mehtstrahles is 450 and the angle between the Erlmärstrahl 26 and the plane of rotation is also 450, the horizontal displacement 142, which represents the difference between the lateral intervals, is directly proportional to the vertical displacement 75 of the monitored wing blade from the optimal plane of rotation of the wing blade 24. A suitable time delay device is required to keep the tension tracks of the leaf 24 at the same time as the tracks of operation
generates a similar graphical representation on the screen with the successive power cuts represented by line 146. The time difference 14_3 between the voltage drop 134 of the blade 24 and the subsequent voltage drop 146 of the blade 56 indicates the vertical displacement between the blades 24 and 56 , which are monitored in the manner described above. According to the invention, a new, improved and precise method and a device for carrying out the same for measuring the vertical displacements of revolving Hubschxauberflügelblätter from an optimal plane of rotation is created in which an energy beam, preferably a single, finely controllable light beam is used, which through the Rota. -tion plane of the blades goes in two specific places and at a specific angle to each other. With this arrangement, the monitor is no longer dependent on the presence of ambient light and is completely independent of ambient conditions, both ambient light indexings and most other conditions. With the arrangement according to the invention it is not necessary to provide external light jellyfish, and thus the wing leaves can be monitored at any time, day or night, including the times of the sun going down and setting. Since a highly resolved and finely regulated light source is used in the above embodiment, a more precise method for monitoring is created by establishing an essentially limited reference line. 1, -felterhin will be up to 20 % of the cost over previous optical fixtures. saved with the subject matter of the invention, the accuracy and reliability being increased. As a result of the relatively few moving parts, the running costs are also significantly lower than with the previous devices. The invention is not intended to be restricted to the specific details shown and described, since changes can be made without departing from the inventive concept as expressed in the following claims. It is also possible to use a deflection device instead of a light source To use a light beam and a photosensitive element, to provide two light sources and to direct their light beam upwards according to FIGS. 1, 3 and 5 at the angle 9 and instead of the deflection device 30 or 86 to use two light-sensitive elements, onto each of which one of the light beams is directed The reverse arrangement, in which instead of the deflection device 30 or 86 two light sources and instead of the light source 20 a further light-sensitive element is provided, in which case the light beams would then be directed downwards at the angle 0 , is of course also possible.