Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 20.05.1975 73696 KI. 42d,2/50 MKP GOld 5/245 CZYTELNIA Urzedu Pa+entawego Piltiiil lacmei'1 «i l ' Twórcy wynalazku: Longin Grelewicz, Zbigniew Bielik Uprawniony z patentu tymczasowego: Morski Instytut Rybacki, Gdynia (Polska) Sposób bezstykowego pomiaru przesuniecia elementu mechanicznego i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób bezstykowe¬ go pomiaru przesuniecia elementu mechanicznego i urzadzenie do stosowania tego sposobu, przysto¬ sowane do przesylu wyniku pomiaru w formie cyfrowej na znaczne odleglosci.Znane sa pomiary 'dlugosci, przesuniec linio¬ wych lub kajtowyich elememtólw mefchanicznych, z wyjsciem elektrycznym. S-tasiuje sie tu czujniki, dajace na wyjsciu sygnal elektryczny, zazwyczaj w formie analogowej, glównlie — oporniM poten- ojomeitrydzne d seOsyny. Gzuljmlikii te wykazuja szereg wad, a w szczególnosci wymagane jest sprzejzenlie mechianiiazne z baidanyim elemenltem. Re¬ alizacja tego rodzajiu sprzezenia bywa trudna i ko¬ sztowna, a przede wszystkim wprowadza zniek¬ sztalcenie pomiarów, bowiem wystepuja wtedy opory i sily tarcia.Bezstykowe pomiary dlugosci na drodze elektry¬ cznej, polegajace na pomiarze stopnia rozstrojenia cechowanego ukladu magnetycznego, wywolanego przesunieciem liniowym rdzenia elektromagnesu, daja wyniki niedokladne, bowiem znaczna trud¬ nosc etanowi uisltalleme punjk|tu odmliesienlia na ruchomym elemencie mechanicznym, lub tez nie dajace sie usunac niedokladnosci i niestabilnosci ukladu magnetycznego.Celem wynalazku jest bezstykowy pomiar prze¬ suniecia elementu mechaniczneigo a utrizajdzenie do stosowania tego sposobu, nie wykazujace wad opi- 10 15 20 25 sanych znanych sposobów, a wiec nie wprowadza¬ jace bledów pomiarowych, wynikajacych z doda¬ tkowych oporów zastosowanego sprzezenia, ani nie obarczonego stosunkowo duzymi bledami sy¬ stematycznymi i innymi, wynikajacymi z nieostrego przyjecia punkitu odniesienia na ruchowym ele¬ mencie, którego przesuniecie mierzy sie.Nieoczekiwanie okazalo sie, iz postawione cele moga byc zrealizowane w sposób prosty, a zasto¬ sowane urzadzenie jest takze iprostej konstrukcji i niezawodne. Wedlug wynalazku bezstylkowy po¬ miar przesuniecia elementu mechanicznego polega na oznakowaniu paskiem zawierajacym szyfr, na¬ niesionym na ten element mechaniczny, przyklado¬ wo przez naklejenie i na fotoeleiktrycznym odczy¬ taniu przesuniecia paska.Istotnym jest, ze szyfr naniesiony na mecha¬ niczny element, zlozony jest ze sciezek podzielo¬ nych na segmenty wzajemnie kontrastowe o sto¬ pniowej dlugosci tych segmentów w kolejnych sciezkach, bedacy szyfraflotorem w kodzie dwój¬ kowym lub dziesietno-diwójkowym. Pasek jest oswieltlainy w znany isjposób. Odbite luib przenfika- jace promienie, natrafiajace na segmenty, sa od¬ bierane przez uklad fotoelementów, z których ka¬ zdy odbiera informacje plus lub minus od segmen¬ tów jednej sciezki. Te informacje przetworzone z postaci optycznej ina sygnaly elektryczne i wzmo¬ cnione, stanowia wynik pomiaru przesuniecia ele¬ mentu mechanicznego w formie zakodowanej. 73 69673 696 Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku stanowi odpowiednio oznacznik na bada¬ nym elemencie mechanicznym, w postaci paska, wyposazanego w szereg równoleglych do kierunku ruchu sciezek, podzielonych na wzajemnie kon- 5 trastowe segmenty na przyklad czarno-biale lub perforowane o stopniowanej dlugosci w kolejnych sciezkach. Dalszym czlonem urzadzenia jest oswie¬ tlacz paska i uklad fotoelefctryczny odczytujacy.Ten uklad ma na wejsciu optyczna soczewke 10 skupiajaca, stanowiaca obiektyw ukladu. Obrazy segmentów poszczególnych sciezek padaja na od¬ powiednio usytuowane fotoelementy. Wyjscia tych fotoelemeintów sa dolaczone do wzmacniaczy, for¬ mujacych sygnaly wyjsciowe. 15 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony sche¬ matycznie w przykladowym wykonaniu na rysun¬ ku, na. którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w przekroju i pasek w widoku aksonometrycznym, a fig. 2 pasek w rMcie poziomym w wiekszej ska- 20 li.Pasek 1 jest zamocowany na badanym elemencie, a uklad 2 na nieruchomej konstrukcji odniesienia, nde uwidocznionej na rysunku. Do tejjlze konistruk- dji przymocowane .sa osiwietladze 3, 4. 25 Pasek 1 jest wyposazony w szereg sciezek 5—10, równoleglych do kierunku ruchu i podzielonych na wzajemnie kontrastowe segmenty 11 i 12, 13 i 14,... 21 i 22. Te czarno-biale segmenty 11 i 12... 21 i 22 maja stopniowane dlugosci w kolejnych sciezkach 30 5-hIO. I tak para iczarno-ibialyidh, najkrótszych se¬ gmentów 11 i 12 dolnej, pierwszej sciezki 5, ma sumarycznie dlugosc równa dlugosci jeldmego se¬ gmentu 13 lub 14 drugiej sciezki 6 i tak dalej.I tak, iz najdluzszy z segmentów 21 lub 22 osta- 35 tniej sciezki 10 ma dlugosc równa sumie dlugosci Obu segmentów 19 i 20 pary czarno-bialych seg¬ mentów 19 i 20 poprzedzajacej, przedostatniej sciezki 9.Uklad 2 wyposazony jest w fotoelementy 25 -r- 30, 40 z których kazdy dolaczony jest do elektrycznego wzmacniacza 31, wejscia z których stanowia wyj¬ scie 32 ukladu 2 dolaczane do odbiornika cyfro¬ wego np. maszyny cyfrowej. Liczba fotoelementów 25-J-30, korzystnie fotodiod, jest równa liczbie 45 sciezek 5 -h 10. W czolowej scianie ukladu 2 jest usytuowana slkulpdaijacia soczewka 33, kierujaca promienie z segmentów 11 i 12 sciezki 5 na foto- element 25; podobnie z kolejnych segmentów, ko¬ lejnych sciezek, na nastepne kolejne fotoelementy. so Sposób pomiaru jest nastepujacy. Paskiem 1 oznakowuje sie element mechaniczny, którego przesuniecie ma byc mierzone, przez naklejenie tego paska 1, ukierunkowanego w osi ruchu. Pa¬ sek 1, a dokladniej jego sciezki 5—10, podzielone c^lpiowiednio iczarnonbialyimi segmentami 11 i 12,..., 21 i 22, oswietlane sa w znany sposób swiatlem oswietlaczy 3 i 4. Odczyitolwy uklad 2 mocuje sie do nieruchomej konstrukcji, przed paskiem tak, by fotoelementy 25—30 byly odpowiednio oswie¬ tlane promieniami odbitymi od kolejnych segmen¬ tów 11 i 12, pierwszej sciezki 5, segmentów 13 i 14 drugiej sciezki 6 i tak dalej, az do obrazów segmentów 21 i 22 ostatniej sciezki 10, padaja¬ cych na ostatni fotoelement 30.Podczas zmian polozenia kolejne fotoelementy 25—30 sa oswietlane lub pozostaja ciemne, w wy¬ niku czego na kolejnych wyjsciach 32 wzmacnia¬ czy 31* poflawiaija sie sygnaly, bedace informadja przesuniecia w formie zakodowanej. Otrzymany sygnal wyjsciowy w formie cyfrowej, w kodzie dwójkowym, jest — tyloma przewodami ile zawie¬ ra bitów — wyprowadzany.W odmianie wykonania urzadzenia oswietlacze sytuuje sie za paskiem, którego segmenty sa je¬ dne nieprzepuiszozajace swiatla, a drugie — prze¬ zroczyste, przykladowo w postaci perforowanych otworów przepuszczajacych swiatla. PL PL