DE8802128U1 - Device for measuring angles of rotation - Google Patents
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Description
Proelt.tonic Qeeelleohaft für Feinmechanik und electronic mbH,Proelt.tonic Qeeelleohaft for Feinmechanik und electronic mbH,
&rgr; 12733/&THgr;8 M/Kö&rgr;12733/&THgr;8 M/Kö
BeschreibungDescription
Vorrichtung zum Hessen von DrehwinkelnDevice for measuring angles of rotation
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln um eine erste Achse.The invention relates to a device for measuring angles of rotation about a first axis.
In vielen Fällen ist es nicht möglich, Drehwinkel direkt zu messen, da z.B. die Drehachse nicht direkt zugänglich ist.In many cases it is not possible to measure angles of rotation directly because, for example, the axis of rotation is not directly accessible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zum Hessen von Drehwinkeln, die vielfältig anwendbar ist, zuverlässig arbeitet und auch leicht nachträglich an zueinander eine Relativdrehung durchführenden Teilen angebracht werden kann.The object of the invention is to create a device for measuring angles of rotation which can be used in a variety of ways, works reliably and can also be easily retrofitted to parts which perform a relative rotation to one another.
Die erfJLndungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Vorrichtung eine Lichtquelle, eine um eine mit der ersten Achse im wesentlichen koaxiale zweite Achse drehbare Halterung mit einer daran zur Achse schräg angeordneten Spiegelfläche, einen feststehenden, im Zentrum der zweiten Achse angeordneten Detektor für das von der Spiegelfläche reflektierte The solution according to the invention consists in the device having a light source, a holder that can be rotated about a second axis that is essentially coaxial with the first axis and has a mirror surface arranged thereon at an angle to the axis, a fixed detector arranged in the center of the second axis for the light reflected by the mirror surface
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Licht, äinen Antriebsmotor für die Drehbewegung mit einer Nachführschaltung und einen Detektor für den Drehwinkel der Halterung aufweist.Light, a drive motor for the rotary movement with a tracking circuit and a detector for the angle of rotation of the holder.
Das Licht der Lichtquelle, die am sich drehenden Teil angebracht ist/ wird über die schräg angeordnete Spiegelfläche auf den am Zentrum der zweiten Achse angeordneten Detektor umgelenkt. Zur Verdeutlichung sei angenommen, daß das Licht zunächst genau auf das Zentrum des Detektors £tt1 14- &Pgr;&igr;*&agr;&Kgr;4· e{/ih rhttrt /4av* a \ r»K stt^AtiArtrta Wai 1 nnrl Vtatiiorfh B 4 rfVi The light from the light source, which is attached to the rotating part , is deflected via the inclined mirror surface onto the detector arranged at the center of the second axis. To illustrate this, it is assumed that the light is initially directed exactly onto the center of the detector £tt1 14- &Pgr;&igr;*&agr;&Kgr;4· e{/ih rhttrt /4av* a \ r»K stt^AtiArtrta Wai 1 nnrl Vtatiiorfh B 4 rfVi
damit die Lichtquelle, so wird der abgebildete Lichtpunkt am Detektorort aus der mittigen Stellung herauswandern. Der Detektor ist dabei so ausgebildet, daß er dieses seitliche Herauswandern des Lichtpunktes zusammen mit der Richtung dieser Bewegung detektiert und meldet. Durch die NachfUhrschaltung wird dann der Antriebsmotor so lange in der richtigen Richtung betrieben, bis die Halterung mit der Spiegelfläche soweit gedreht worden ist, daß der Lichtpunkt wieder genau auf die Mitte des Detektors fällt. Wenn die erste Achse mit der zweiten Achse koaxial ist, entspricht dann der von der Halterung zurückgelegte Drehwinkel dem Drehwinkel der zu messenden Drehbewegung. Dieser Drehwinkel der Halterung wird mit Hilfe eines Detektors, z.B. eines Encoders für Drehbewegungen gemessen.so that the light source, the light point depicted at the detector location will move out of the central position. The detector is designed in such a way that it detects and reports this lateral movement of the light point together with the direction of this movement. The tracking circuit then operates the drive motor in the correct direction until the holder with the mirror surface has been rotated so far that the light point falls exactly on the center of the detector again. If the first axis is coaxial with the second axis, the angle of rotation covered by the holder corresponds to the angle of rotation of the rotary movement to be measured. This angle of rotation of the holder is measured with the help of a detector, e.g. an encoder for rotary movements.
Sind die beiden Achsen nicht genau koaxial, so kann dennoch bei bekannter Geometrie aus der Drehung der Halterung die Drehung des sich drehenden Teiles bestimmt werden.If the two axes are not exactly coaxial, the rotation of the rotating part can still be determined from the rotation of the holder if the geometry is known.
Der wesentliche Vorteil der Vorrichtung ist dabei, daß der Detektor feststeht und sieh bei den Drehbewegungen nicht mitdreht. Bis kann also auf Schleifringkontakte verzichtet werden, was den Vorteil hat, daß die Kontaktprobleme von Schleifringkontakten vermieden werden, die insbesondere bei den niedrigen Spannungen und Strömen, mit denen solche Detektoren arbeiten. Sehr störend sind bzw.. eine Messung völlig unmöglich machen können.The main advantage of the device is that the detector is stationary and does not rotate with the rotary movements . This means that slip ring contacts are not required, which has the advantage of avoiding the contact problems of slip ring contacts, which are particularly disruptive at the low voltages and currents with which such detectors work, or can make a measurement completely impossible.
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Dor Detektor für den Drehwinkel kann dabei direkt mit dem Motor verbunden sein/ etwa an denselben angeflanscht sein oder sogar in den Motor eingebaut sein. Der Detektor kann aber auch mit der Halterung verbunden sein. So könnte die Halterung einen Sahnkranz tragen^ an dem sowohl der Motor als auch die Detektionseinrlchtung für den Drehwinkel mit entsprechenden Ritzeln angreifen. The detector for the angle of rotation can be connected directly to the motor, for example flanged to it or even built into the motor. The detector can also be connected to the bracket . The bracket could carry a gear ring to which both the motor and the detection device for the angle of rotation engage with corresponding pinions.
Wenn die Normale der Spiegelfläche mit der zweiten Achse eins« Winkel von ungefähr 45° einschließt, so erhält man maximale Empfindlichkeit. Das auf die Vorrichtung treffende Licht wird dabei um 90° umgelenkt.If the normal of the mirror surface forms an angle of approximately 45° with the second axis, maximum sensitivity is achieved. The light hitting the device is deflected by 90°.
Der Detektor für das reflektierte Licht kann als Streifendetektor oder als eine Reihe von Detektoren, insbesondere positionsempfindlicher Detektoren und/oder fotoempfindliche Dioden, ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist aber ein Quadrantendetektor, durch den Abweichungen nicht nur in einer Richtung, sondern in der gesamten zur zweiten Drehachse senkrechten Ebene festgestellt werden können, so daß die Vorrichtung zuverlässig in der Lage ist, auch Drehungen von 360° bzw. noch größeren Drehungen zu folgen, insbesondere auch endlosen Drehungen in einer Richtung.The detector for the reflected light can be designed as a strip detector or as a series of detectors, in particular position-sensitive detectors and/or photosensitive diodes. However, a quadrant detector is particularly advantageous, as it can detect deviations not only in one direction, but in the entire plane perpendicular to the second axis of rotation, so that the device is reliably able to follow rotations of 360° or even greater, in particular endless rotations in one direction.
Wie bereits erwähnt, kann die Lichtquelle am sich drehenden Teil befestigt sein. Es kann aber ebenfalls vorgesehen werden, daß die Lichtquelle an der Halterung befestigt ist und zusammen mit der Halterung die entsprechenden Drehungen durchführt. Am sich drehenden Teil ist dann eine reflektierende Fläche, z.B. ein Spiegel oder ein Retroreflektor, vorzusehen. Dabei kömmt Ss aber nur auf Relätivdrehungen an. Man könnte also auch vorsehen, daß die Vorrichtung am sich drehenden Teil befestigt ist, während die Lichtquelle bzw. der das von der Vorrichtung zu derselben zurückreflektierende Spiegel an einem feststehenden Ort vorgesehen sind.As already mentioned, the light source can be attached to the rotating part. However, it can also be provided that the light source is attached to the holder and performs the corresponding rotations together with the holder. A reflective surface, e.g. a mirror or a retroreflector, must then be provided on the rotating part. However, only relative rotations are important here. It could also be provided that the device is attached to the rotating part, while the light source or the mirror reflecting back from the device to it is provided at a fixed location.
Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht in der Messung von D.rohw.^keift *m GescMtfcen. Hier kann einmal Drehwinkel der Oberlafette in beaug auf die feet auf dent Boden stehende Unterlafette gemessen werden/ indem die erfindungsgemä/Je Vorrichtung an der Oberlafette befestigt wird und auf dem Boden, vorzugsweise in einer größeren Entfernung von z.B. 200 m der Spiegel, insbesondere ein Retroreflektor vorgesehen wird, mit dem das von der Vorrichtung ausgestrahlte Licht zur Vorrichtung zurückgestrahlt wird. Eine weitere Vorrichtung« die ebenfalls an der Oberlafette befestigt ist, kann das Licht zu einem Spiegel senden, der am Geschützrohr befestigt ist. Dabei kann die Elevation des Geschützrohres, d.h. die Schwenkung des Geschützrohres relativ zur Oberlafette gemessen werden.An advantageous application of the invention is the measurement of gun barrel angles. Here , the angle of rotation of the upper carriage can be measured in relation to the lower carriage standing on the ground by attaching the device according to the invention to the upper carriage and providing a mirror, in particular a retroreflector, on the ground, preferably at a greater distance of e.g. 200 m, with which the light emitted by the device is reflected back to the device. Another device, which is also attached to the upper carriage, can send the light to a mirror attached to the gun barrel. The elevation of the gun barrel, ie the pivoting of the gun barrel relative to the upper carriage, can be measured.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:The invention is described below using an advantageous embodiment with reference to the accompanying drawings. They show:
Fig. 1 im Querschnitt eine Vorrichtung der Erfindung; undFig. 1 in cross section a device of the invention; and
\ Fig. 2 im Prinzip ein Anwendungsbeispiel der Erfindung. \ Fig. 2 shows in principle an application example of the invention.
% Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, in dem mit Hilfe einer Lagerung 2 eine Halterung 3 so gelagert ist, daß sie um eine vertikale Achse 4 gedreht ; werden kann. Die Halterung 3 trägt dabei einen Zahnkranz 5, ' in den ein Ritzel &bgr; eingreift, das von einem Motor 7 angetrieben wird. Fest mit dem Motor 7 ver* anden ist noch ein Drehwinkeldetektor 8, z.B. ein Encoder, der über eine Leitung $ Meldungen über den Drehwinkel abgibt* % The device shown in Fig. 1 has a housing 1 in which a holder 3 is mounted with the aid of a bearing 2 so that it can be rotated about a vertical axis 4. The holder 3 carries a gear ring 5, into which a pinion β engages, which is driven by a motor 7. Also firmly connected to the motor 7 is a rotation angle detector 8, e.g. an encoder, which sends messages about the rotation angle via a line $.
Die Halterung 3 weist im oberen Teil eine Lichtquelle 10 auf, die über Leitungen 11 und z.B. Schleifringkontaküi mit Versorgungsleitungen 13 verbunden ist. Dabei bereiten Schleifringkontakte in den Versorgungsleitungen einer Lichtquelle selbstverständlich geringere Probleme als inThe holder 3 has a light source 10 in the upper part, which is connected to supply lines 13 via lines 11 and, for example, slip ring contacts. Slip ring contacts in the supply lines of a light source naturally cause fewer problems than in
Leitungen von Detektoren zu Auswerteschaltungen. Das im wesentlichen in Achsenrichtung nach unten gestrahlte Licht wird durch eine Spiegelfläche 14 um 90° abgelenkt und fällt auf einen Spiegel 15, der mit Hilfe einer Halterung 16 an einem Teil 17 befestigt ist, das Drehungen um eine Achse ausführen kann, die zumindest im wesentlichen mit der Achse 4 koaxial ist. Das eingestrahlte Lichtbündel, das in der Fig. mit 18 bezeichnet ist und noch durch eine Linse 19 gebündelt ist, wird vom Spiege1 15 als Lichtbündel 20 reflektiert, das dvurjh eine Linse 21, die ebenfalls an der Halterung befestigt ist, gebündelt und durch einen Spiegel 22 erneut um 90° so umgelenkt wird, daß es in Achsenrichtung und auf einen Detektor 23 fällt.Lines from detectors to evaluation circuits. The light, which is emitted essentially downwards in the direction of the axis, is deflected by 90° by a mirror surface 14 and falls on a mirror 15 which is attached by means of a holder 16 to a part 17 which can rotate about an axis which is at least essentially coaxial with the axis 4. The incident light beam, which is designated 18 in the figure and is also focused by a lens 19, is reflected by the mirror 15 as a light beam 20 which is focused by a lens 21 which is also attached to the holder and is deflected again by 90° by a mirror 22 so that it falls in the direction of the axis and on a detector 23.
Fällt das Licht nicht genau auf das Zentrum des Detektors 23, so wird dies durch eine Nachführschaltung 24 detektiert, die den Motor 7 so betätigt, daß das Lichtbündel 18 wieder genau auf den Spiegel 15 gerichtet wird. Auf diese Weise wird also das Gehäuse 3 mit den darin angeordneten Komponenten genau der Drehbewegung des Teiles 17 nachgeführt. Der entsprechende Drehwinkel kann am Anschluß 9 vom Drehwinkeldetektor 8 abgenommen werden.If the light does not fall exactly on the center of the detector 23, this is detected by a tracking circuit 24, which operates the motor 7 so that the light beam 18 is again directed exactly onto the mirror 15. In this way, the housing 3 with the components arranged therein follows the rotational movement of the part 17 exactly. The corresponding angle of rotation can be taken from the angle of rotation detector 8 at the connection 9.
In Fig. 2 ist eine Aueführungsform gezeigt, bei der auf einer feststehenden Unterlafette 25 eine drehbare Oberlafette 26 angeordnet ist, auf der wiederum schwenkbar ein Geschützrohr 27 befestigt ist. An der Oberlafette ist das Gehäuse 1 einer erfindungagemäßen Vorrichtung vorgesehen, die ihren Lichtstrahl 18 auf einen 8piegel 15 schickt, der am Geschützrohr 17 befestigt let. Der vom Spiegel 15 reflektierte Lichtstrahl 20 wird dann in die Vorrichtung 1 zurückgeworfen. Auf die·· Heise kann wie oben beschrieben der Schwenkwinkel des Geschützes 27 bestimmt werden.In Fig. 2, an embodiment is shown in which a rotating upper mount 26 is arranged on a fixed lower mount 25, on which a gun barrel 27 is pivotably attached. The housing 1 of a device according to the invention is provided on the upper mount, which sends its light beam 18 onto a mirror 15 which is attached to the gun barrel 17. The light beam 20 reflected by the mirror 15 is then thrown back into the device 1. In this way, the swivel angle of the gun 27 can be determined as described above.
Das Gehäuse 1 einer weiteton Vorrichtung iit in dar Pig. 2 linke an der Oberlafette 25 befestigt und sendet ihr Licht 18 auf einen Retrereflektor 28, der in einiger EntfernungThe housing 1 of a further device is attached to the upper carriage 25 in the left-hand part of Fig. 2 and sends its light 18 to a reflector 28 which is located at some distance
Claims (8)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE8802128U DE8802128U1 (en) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | Device for measuring angles of rotation |
| CH300588A CH676148A5 (en) | 1988-02-18 | 1988-08-09 | Appts. for measuring relative angles of rotation |
| DE19893901876 DE3901876A1 (en) | 1988-02-18 | 1989-01-23 | Device for measuring angles of rotation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE8802128U DE8802128U1 (en) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | Device for measuring angles of rotation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE8802128U1 true DE8802128U1 (en) | 1988-04-21 |
Family
ID=6820838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE8802128U Expired DE8802128U1 (en) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | Device for measuring angles of rotation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH676148A5 (en) |
| DE (1) | DE8802128U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3915303A1 (en) * | 1989-05-10 | 1990-11-15 | Precitronic | Two=way optical signal path - includes second station with two I=O windows for optical radiation arranged apart from revolution axis |
-
1988
- 1988-02-18 DE DE8802128U patent/DE8802128U1/en not_active Expired
- 1988-08-09 CH CH300588A patent/CH676148A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3915303A1 (en) * | 1989-05-10 | 1990-11-15 | Precitronic | Two=way optical signal path - includes second station with two I=O windows for optical radiation arranged apart from revolution axis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH676148A5 (en) | 1990-12-14 |
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