RU2068990C1 - Device registering deviation of rotation axis of object - Google Patents
Device registering deviation of rotation axis of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2068990C1 RU2068990C1 SU4955344A RU2068990C1 RU 2068990 C1 RU2068990 C1 RU 2068990C1 SU 4955344 A SU4955344 A SU 4955344A RU 2068990 C1 RU2068990 C1 RU 2068990C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- channels
- input
- blocks
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к активным измерительным средствам балансировки динамических объектов, в частности аэростатических опор скольжения, используемых в качестве технических средств обеспечения оптической записи (воспроизведения). The invention relates to active measuring means for balancing dynamic objects, in particular aerostatic sliding supports, used as technical means for providing optical recording (reproduction).
Качество балансировки динамического объекта определяет точность положения его оси вращения, которая при оптической записи определяется значением радиальных биений объекта записи менее десятой микрометра и малых углов торцевых биений. Необходимость в этом определяется тем, что бит оптической информации занимает площадку менее одного микрометра и, чем меньше биения, тем лучше качество записи. Требования к минимальным отклонениям оси вращения ужесточаются при изготовлении киноформных элементов (корректирующих элементов нелинейной оптики). Балансировка динамического объекта до определенных значений отклонений оси вращения дает возможность уплотнить оптическую запись. Аэростатические опоры скольжения традиционно балансируются за счет пространственной регулировки положения компенсационных масс, а в качестве измерителей (регистраторов) отклонений оси вращения используют обычно стационарные установки, не встроенные в опору скольжения, которые в несколько раз больше самой опоры скольжения. Совместить регистратор балансировки с опорой скольжения дает возможность производить измерение в процессе работы и аттестовать изготавливаемое изделие. Сбои в процессе работы весьма частое явление, так как это связано с вибрацией основания. The quality of balancing a dynamic object determines the accuracy of the position of its axis of rotation, which during optical recording is determined by the value of the radial beats of the recording object less than a tenth of a micrometer and small angles of the end beats. The need for this is determined by the fact that a bit of optical information occupies a site of less than one micrometer and, the less beats, the better the recording quality. The requirements for minimum deviations of the axis of rotation are tightened in the manufacture of kinoform elements (corrective elements of nonlinear optics). Balancing a dynamic object to certain values of the deviations of the axis of rotation makes it possible to compact the optical record. Aerostatic sliding supports are traditionally balanced due to spatial adjustment of the position of the compensation masses, and stationary meters not usually built into the sliding support, which are several times larger than the sliding support itself, are used as meters (recorders) of deviations of the rotation axis. Combining the balancing recorder with a sliding support makes it possible to measure during operation and to certify the manufactured product. Malfunctions during operation are a very common occurrence, as this is due to vibration of the base.
Известна опора вращения по заявке N 4256361/27 (приоритет 3.06.87) содержит подвижный и неподвижный элементы, сопрягаемые по двум поверхностям скольжения, одна из которых является сферической, а другая плоской, при этом в неподвижном элементе выполнены каналы для подвода сжатого воздуха к сопрягаемым поверхностям скольжения от источника давления, в ней подвижный элемент выполнен в виде диска с центральным отверстием сферической формы и образует с неподвижным элементом неразъемное соединение, а центр сферической поверхности расположен со стороны противоположной плоской поверхности подвижного элемента. Known rotation support according to the application N 4256361/27 (priority 3.06.87) contains a movable and fixed elements, mating on two sliding surfaces, one of which is spherical and the other flat, while in the fixed element there are channels for supplying compressed air to the mating sliding surfaces from a pressure source, in it the movable element is made in the form of a disk with a central hole of a spherical shape and forms an integral connection with the fixed element, and the center of the spherical surface is located on the side s opposite flat surface of the movable member.
Для обеспечения точности положения оси вращения этой опоры необходима пространственная балансировка ее подвижного элемента. To ensure the accuracy of the position of the axis of rotation of this support, spatial balancing of its movable element is necessary.
Близким по технической сущности является устройство балансировки роторов в собственных подшипниках путем совмещения оси инерции ротора с осью вращения (см. авт. св. СССР N 1232971, кл. G 01 M 1/38), содержащее цапфу, имеющую поверхность, сочленяющуюся с зазором и по эквидистактной поверхности вала ротора, соединенного с цапфой через упругий элемент с центральным отверстием. При вращении ротора на закритической частоте вращения происходит самоцентрирование ротора на съемных упругих элементах. Ось инерции ротора совмещается с осью вращения, после чего осуществляется фиксация посредством залитой в полость твердеющей массой, например эпоксидной смолой. Close in technical essence is a device for balancing rotors in its own bearings by combining the axis of inertia of the rotor with the axis of rotation (see ed. St. USSR N 1232971, class G 01
Известна аэростатическая опора скольжения (см. заявку N 4769811/27, приоритет 30.10.89, кл. F 16 C 32/06), содержащая корпус с двумя опорными сферическими поверхностями и ротор с жестко закрепленной сферой на его конце, образующей с одной из сферических опорных поверхностей сферический аэростатический подшипник, а также расположенную между корпусом и ротором плавающую втулку с наружной сферической поверхностью, образующую с опорной сферической поверхностью ротора второй аэростатический подшипник и каналы для подвода рабочей среды под давлением в рабочие зазоры подшипников. С целью повышения стабильности оси вращения эта опора снабжена размещенным между сферическими поверхностями корпуса и плавающей втулкой с возможностью ее охвата со стороны одного из ее торцов плавающим в радиальном направлении кольцевым вкладышем со сферической внутренней поверхностью, а также электромагнитной системой центрования по оси вращения. Known aerostatic sliding support (see application N 4769811/27, priority 30.10.89, class F 16
Для обеспечения стабильности оси вращения в этой опоре вращения в этой опоре скольжения необходима прецизионная пространственная балансировка. To ensure the stability of the axis of rotation in this rotation support in this sliding support, precise spatial balancing is necessary.
Наиболее близким по использованию общих элементов и по схемным особенностям является устройство по авт. св. СССР N 901874, кл. G 01 M 11/00, содержащее источник света, держатель оправы с линзой, светоделитель, матрицу фотоприемников, датчик положения держателя оправы с линзой, исполнительные органы и схему управления, включающую генератор, соединенный с блоком сравнения и выделения разности, блок фотоэлектрических преобразователей, выходы которого через блок сравнения разности подключены к синхронизатору, в нем матрица фотоприемников выполнена в виде трех секторов под 120o с одним из фотоприемников, размещенным в точке совмещения секторов, а в схему управления введены два JK-триггера с блоком управления и два преобразователя длительности импульса в токовый импульс, при этом один из входов блока управления JK-триггерами подключен к выходу блока фотоэлектрических преобразователей, а другой к выходу блока сравнения и выделения разности, два выхода блока управления JK-триггерами соединены с входами каждого из JK-триггеров, кроме того, один из выходов блока управления JK-триггерами подключен к входу блока сравнения и выделения разности, а выход синхронизатора соединен с входами каждого из блоков преобразования длительности импульса в токовый импульс.The closest to use common elements and circuit features is a device according to ed. St. USSR N 901874, class G 01
В этом устройстве предусматривается использование шпинделя вращения, который снабжен электромагнитными системами фиксации шарового сегмента и держателя оправы с линзой. Центрирование детали по составляющим выборки эксцентриситета и тангенциальной составляющей обеспечивают электромагнитные вибропреобразователи. This device provides for the use of a rotation spindle, which is equipped with electromagnetic systems for fixing the ball segment and the holder of the frame with a lens. Centering the part according to the components of the eccentricity sample and the tangential component is provided by electromagnetic vibration transducers.
К недостаткам устройства следует отнести недостаточную надежность работы токосъемников, обеспечивающих питание электромагнитных систем на вращающемся роторе. Кроме того, токосъемники вносят возмущения, снижающие точность центрировки, что делает их неприемлемыми для аэростатических шпинделей. The disadvantages of the device include the lack of reliability of the current collectors that provide power to electromagnetic systems on a rotating rotor. In addition, current collectors introduce disturbances that reduce centering accuracy, which makes them unacceptable for aerostatic spindles.
Цель изобретения: повысить чувствительность устройства и расширить его функциональные возможности. The purpose of the invention: to increase the sensitivity of the device and expand its functionality.
Указанная цель достигается тем, что в устройство для регистрации балансировки опоры скольжения, содержащей корпус с цилиндрической и плоской поверхностями, а также расположенную между корпусом и ротором плавующую втулку с наружной сферической поверхностью, образующую со сферической поверхностью ротора аэростатический подшипник, каналы для подвода рабочей среды под давлением в рабочие зазоры плоскостей скольжения, вкладыш, жестко охваченный полусферическими сегментами ротора, датчик состоящий из ротора, включающий в себя источник излучения, светоделитель, формирующую оптику, отражатели, матрицы фотоприемников и схему регистрации в составе усилителей, аналого-цифрового преобразователя, триггеров, счетчиков, пороговых элементов, логических элементов совпадений и ИЛИ и компенсационные массы, в него дополнительно введены второй светоделитель и четыре угловых отражателя, а один из полусферических сегментов ротора и вкладыш выполнены оптически прозрачными, при этом вкладыш выполнен в виде клинового диска с входной кольцевой диафрагмой и с полным внутренним отражением, а выходная цилиндрическая поверхность этого диска снабжена просветляющим покрытием, а плавующая втулка в центральной части снабжена отражающим пояском с вмонтированным в нем Фурье-спектрометром, при этом светоделители входного луча смонтированы по оси вращения с разворотом их светоделительных поверхностей на 90o, а второй и третий микрообъективы формирующей оптики с матрицами фотоприемников смонтированы в ортогональных плоскостях и с соответствующими отражателями формируют оптические рычаги торцевых биений ротора, при этом схема регистрации выполнена трехканальной, а в каждый из каналов дополнительно введен формирователь экстремума, при этом в каждом канале фотопреобразовательные элементы с усилителями подключены к аналого-цифровому преобразователю соединенному с формирователем экстремума, подключенного сигнальными выходами к входам элемента ИЛИ, а выходом синхронизации к входу обнуления счетчика входом тактирования соединенного с выходом элемента ИЛИ, а выходами с входами управления мультиплексора "1 на n", подключенного к шине лог. 1 и к первым входам блока RS-триггеров, вторыми входами объединенного с первым входом RS-триггера разрешения индикации и с выходом датчика реперной метки; выходы блока RS-триггеров подключены к входам блока индикации, входом управления подключенного к выходу RS-триггера разрешения индикации, вторым входом объединенного с выходом схемы ИЛИ.This goal is achieved by the fact that in the device for recording the balancing of the sliding support, comprising a housing with a cylindrical and flat surfaces, and also located between the housing and the rotor, a floating sleeve with an external spherical surface, forming an aerostatic bearing with the spherical surface of the rotor, channels for supplying a working medium under pressure in the working gaps of the sliding planes, a liner rigidly covered by hemispherical segments of the rotor, a sensor consisting of a rotor, including a source of radiation, a beam splitter, forming optics, reflectors, photodetector arrays and a registration circuit as a part of amplifiers, an analog-to-digital converter, triggers, counters, threshold elements, coincidence logical elements and OR, and compensation masses, an additional second beam splitter and four corner reflectors are introduced into it, and one of the hemispherical rotor segments and the liner are optically transparent, while the liner is made in the form of a wedge disk with an input annular diaphragm and with full internal reflection And the output cylindrical surface of the disc is provided with a reflective coating, and melts the sleeve in the central part is provided with a reflective belt with built therein Fourier spectrometer, wherein the beam splitters of the input beam are mounted on the rotation axis with the turn of the beam splitter surface 90 o, and the second and third the micro-lenses of the forming optics with the photodetector arrays are mounted in orthogonal planes and form the optical levers of the end beats of the rotor with the corresponding reflectors, and the scheme the recording was performed in three channels, and an extremum shaper was additionally introduced into each channel, while in each channel the photoconverting elements with amplifiers are connected to an analog-to-digital converter connected to the extremum shaper connected by signal outputs to the inputs of the OR element, and the synchronization output to the counter zeroing input clock connected to the output of the OR element, and outputs with the control inputs of the multiplexer "1 to n" connected to the bus log. 1 and to the first inputs of the block of RS-flip-flops, the second inputs of the display resolution combined with the first input of the RS-flip-flop and with the output of the reference mark sensor; the outputs of the RS-flip-flop unit are connected to the inputs of the display unit, the control input connected to the output of the RS-flip-flop of the resolution of indication, the second input combined with the output of the OR circuit.
На фиг. 1 дан общий вид предложенного устройства, разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 продольный разрез Б-Б на фиг. 1 в плоскости разворота на 90o; на фиг. 4 вкладыш в разрезе с изображением лучей, обеспечивающих регистрацию тангенциальной и радиальной составляющих отклонений; на фиг. 5 блок-схема канала регистрации радиальных биений ротора; на фиг. 6, 7 положения вектора дебалансной массы при формировании экстремумов сигнала фотопреобразования; на фиг. 8, 9 произвольные координатные положения вектора дебалансной массы относительно растровой метки; на фиг. 10 диафрагмы положений сигнала экстремума относительно сигнала реперной метки по двум примерам положения дебалансной массы; на фиг. 11 - распространение волновых фронтов от вторичных А, Б источников; на фиг. 12 - ход лучей в оптическом клиновом диске; на фиг. 13 схема регистрации.In FIG. 1 shows a General view of the proposed device, section; in FIG. 2 is a cross section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a longitudinal section BB in FIG. 1 in the plane of a turn of 90 o ; in FIG. 4 insert in the context of the image of the rays, providing registration of the tangential and radial components of the deviations; in FIG. 5 is a block diagram of a channel for recording radial beats of a rotor; in FIG. 6, 7 of the position of the unbalanced mass vector during the formation of the extrema of the photoconversion signal; in FIG. 8, 9 arbitrary coordinate positions of the unbalanced mass vector relative to the raster mark; in FIG. 10 diaphragms of the positions of the extremum signal relative to the reference mark signal according to two examples of the position of the unbalanced mass; in FIG. 11 - wavefront propagation from secondary A, B sources; in FIG. 12 - the course of the rays in the optical wedge disk; in FIG. 13 registration scheme.
Принятые обозначения:
Δα угол оптического клинового диска (фиг. 1);
g угол положения формирующей оптики Фурье-спектрометра канала регистрации радиальных биений ротора;
w угловая частота вращения ротора;
l1, l2 оптические пути расщепленных компонентов;
± Δl приращение оптического пути;
Φ1; Φ2 угловые координат вектора дебалансной массы (фиг. 6 8);
Wэ обозначение импульса экстремума;
Wт обозначение импульса реперной метки;
β угол отклонения луча (фиг. 11) относительно радиуса вектора.Accepted designations:
Δα is the angle of the optical wedge disk (Fig. 1);
g the angle of the position of the forming optics of the Fourier spectrometer of the channel recording radial beats of the rotor;
w angular frequency of rotation of the rotor;
l 1 , l 2 optical paths of the split components;
± Δl increment of the optical path;
Φ 1 ; Φ 2 angular coordinates of the unbalanced mass vector (Fig. 6 8);
W e designation of an extremum momentum;
W t designation of the impulse reference marks;
β the beam deflection angle (Fig. 11) relative to the radius of the vector.
Устройство для регистрации отклонений оси вращения динамического объекта содержит корпус 1 (фиг. 1) с опорными цилиндрической 2 и плоской 3 поверхностями, ротор 4, плавующую втулку 5 с наружной сферической поверхностью 6, образующую со сферической поверхностью 7 ротора аэростатический подшипник, каналы 8 для подвода рабочей среды под давлением в рабочие зазоры плоскостей скольжения, вкладыш 9 с цилиндрической внутренней поверхностью 10, жестко охваченный полусферическими сегментами 11, 12 ротора 4 источник 13 излучения, светоделитель 14, формирующую оптику 15, отражатели 16 18 (фиг. 1, 2, 3), матрицы 19 21 фотоприемников, схему регистрации 22, второй светоделитель 23, угловые отражатели 24 27. Вкладыш 9 выполнен в виде оптического клинового диска с входной кольцевой диафрагмой 28 (фиг. 4) и с полным внутренним отражением при выходе по внутренней цилиндрической поверхности 10 (фиг. 1, 4). Светоделители 14, 23 смонтированы по оси с угловым смещением поверхностей светоделителей на 90o.A device for recording deviations of the axis of rotation of a dynamic object includes a housing 1 (Fig. 1) with supporting cylindrical 2 and flat 3 surfaces, a
Оптический датчик положений ротора выполнен трехканальным, а формирующая оптика в каждом из каналов обозначены:
15, 29 микрообъективы регистрации тангенциальной составляющей отклонений оси вращения;
28 микрообъектив Фурье-спектрометр;
30 уплотнительные кольца;
31 распорные пружины колец;
32 компенсационные массы;
33, 34 коллекторы отработанных потоков рабочей среды (фиг. 3);
35 полость накопления рабочей среды;
36 полости упругого демпфирования;
37 канал соединения с атмосферой;
38 сегментный пояс корпуса 1 в виде цилиндрического отражателя (фиг.2, 4).The optical rotor position sensor is made three-channel, and the forming optics in each channel are indicated:
15, 29 micro-lenses for recording the tangential component of the deviations of the axis of rotation;
28 micro-lens Fourier spectrometer;
30 o-rings;
31 spacer rings;
32 compensation masses;
33, 34 collectors of worked-out flows of the working medium (Fig. 3);
35 cavity accumulation of the working environment;
36 cavity elastic damping;
37 channel connection with the atmosphere;
38 segment belt of the
Схема 22 регистрации содержит (фиг. 1, 5) три канала (изображен один), каждый из которых включает в себя блоки 39 фотопреобразовательных элементов с усилителями, аналого-цифровой преобразователь 40, формирователь экстремума 41, элемент ИЛИ 42, счетчик 43, мультиплексор 44, блок 45 RS-триггеров, блок 46 индикации, RS-триггер 47 управления. The
Формирователь экстремума состоит из блоков 48, 49 D-триггеров, блока 50 инверторов и логического элемента n И-ИЛИ 51. The extremum shaper consists of
Аналого-цифровой преобразователь 40 содержит пороговые элементы 52 дискретных порогов срабатываний с возрастанием по порядку индекса. The analog-to-
Позицией 53 (фиг. 5, 8, 9) обозначен растровый датчик реперной метки (начала отсчета угловой координаты). Position 53 (Fig. 5, 8, 9) denotes a raster sensor reference marks (the origin of the angular coordinate).
Датчик представляет собой оптопару m, жестко связанную с корпусом, и растровую градацию m' на роторе. The sensor is an optocoupler m, rigidly connected to the housing, and a raster gradation m 'on the rotor.
Работа канала регистрации радиальных биений ротора основана на изменении оптической разности хода составляющих W1, W2 расщепленного когерентного луча. Сведенных посредством формирующей оптики 28 в фокусе на поверхности матрицы фотоприемников 20 (фиг. 2, 11) (Фурье-спектрометр). По второму и третьему каналам регистрируются торцевые биения ротора 4 при тангенциальных отклонениях оси вращения. Луч от источника 13 (фиг. 1) проходит светоделитель 23, формируя первую составляющую W1 посредством отражателей 16, 18, а на светоделителе 14 (фиг. 1, 2) формируется составляющая W2 посредством отражателей 16, 17 (фиг. 1, 3). Посредством угловых отражателей 24 27 и клинового диска 9 через кольцевую диафрагму 28 (фиг. 4) формируются оптические рычаги с позициями положения пятен компонент лучей на матрицах 19 и 21 фотоприемников.The operation of the registration channel of the radial beat of the rotor is based on a change in the optical path difference of the components W 1 , W 2 of the split coherent beam. Consolidated by means of forming
Работа каналов регистрации тангенциальных отклонений оси вращения основана на смещениях пятен лучей на матрицах фотоприемников при угловых подвижках оптических рычагов. Фаза двух сигналов фотопреобразования по каналам вторичных источников А, Б после отражения сдвинута на 90o, причем сигналы отображают торцевые биения поверхности отражения оптического диска 9. Сдвиг фазы позволяет определять координатное динамическое состояние положения оси вращения относительно реперного сигнала и производить необходимую осевую подвижку компенсационной массы, сводя торцевое биение к минимуму. Волновые фронты лучей W1; W2 распространяются с отражением от торцевых плоскостей клинового диска 9 по направлению раствора угла (фиг. 4, 12). Допустимо рассматривать основные гармоники этих лучей как исходящие из вторичных источников А и Б (фиг. 11). Вектор направления каждого луча отклонен на угол b от радиуса-вектора, а паразитные составляющие подавляются просветляющим покрытием выходной цилиндрической поверхности 10 клинового диска 9 (фиг. 1), а также за счет отличия угла падения на формирующую оптику 28 Фурье-спектрометра. На поверхности матрицы 20 фотоприемников (фиг. 11) волновые фронты отраженных составляющих когерентного луча интерферируют, а положение фронтов градаций интерферограммы определяется изменяющейся разностью хода интерферирующих лучей. Условие усиления волн от когерентного источника с оптической разностью хода двух лучей:
d = n2r2-n1r1= mλ (m=0; ±1, ±2,...)
где δ оптическая разность хода лучей;
n1; n2 показатели преломления сред;
m число порядков (Яворский Б.М. и др. Справочное руководство по физике М. Наука. 1979, с. 324).The operation of the registration channels of tangential deviations of the axis of rotation is based on the displacements of the spots of rays on the matrices of photodetectors with angular movements of the optical levers. The phase of the two photoconversion signals along the channels of the secondary sources A, B after the reflection is shifted 90 ° , and the signals reflect the end beats of the reflection surface of the
d = n 2 r 2 -n 1 r 1 = mλ (m = 0; ± 1, ± 2, ...)
where δ is the optical path difference;
n 1 ; n 2 refractive indices of the media;
m is the number of orders (BM Yavorsky et al. Physics Reference Manual M. Nauka. 1979, p. 324).
Условие ослабления волн:
d = n2r2-n1r1(2m-1)λ/2 (m=0; ±1; ±2,...)
В полости-накопителе 35 (фиг. 3) создается постоянное давление, так как суммарные площади проходных сечений каналов истечения плавающей втулки 5 существенно меньше сечения перепускного канала подачи рабочей среды в эту полость. Центрирование плавающей втулки 5 определяется истечением рабочей среды в симметричные полости 36 упругого демпфирования через перепускные каналы корпуса 1 (фиг. 1) малого сечения. Аналогично этому осуществляется истечение рабочей среды через перепускные каналы плавающей втулки 5 в зазор между сферическими поверхностями 6, 7. Это определяет жесткость центрирования ротора 4 относительно плавающей втулки 5. Сравнивая жесткость центрирования плавающей втулки относительно корпуса, можно заключить, что эти жесткости отличаются на порядок, так как при одинаковых радиальных зазорах порядка 6 мкм количество каналов истечения у плавающей втулки больше, а именно в каждом ряду, а в корпусе 4 в каждом ряду при проходных сечениях диаметром 0,1 мм у каждого канала истечения. Радиальный зазор полости накопителя 35 (фиг. 3) составляет 1 мм, поэтому обеспечивается свободное протекание рабочей среды из одной изменяющейся части объема в другую при радиальных перемещениях плавающей втулки 5. Поэтому давление в этой полости само по себе не играет заметной роли в центрировке, а жесткость центрировки рассматриваемых элементов определяется струйным эффектом истечения. Отработанная рабочая среда удаляется по периферийным радиальным щелям зазоров через коллекторы 33 и 34 и каналы 37 истечения в атмосферу. Коллекторы 33 и 34 обеспечивают совместно с каналами 37 равномерность истечения и одинаковые условия с соответствующим осреднением флюктуаций. В динамическом состоянии ротора рабочая среда подается по перепускным каналам 8 корпуса 1 (фиг. 1, 3) в симметричные полости 36, обеспечивая центрирование плавающей втулки 5 при струйном истечении рабочей среды, а полость 35 обеспечивает струйное истечение под давлением в зазор между плавающей втулкой 5 и ротором 4.Wave attenuation condition:
d = n 2 r 2 -n 1 r 1 (2m-1) λ / 2 (m = 0; ± 1; ± 2, ...)
Constant pressure is created in the storage cavity 35 (Fig. 3), since the total area of the passage sections of the flow channels of the floating
В динамике ротор 4 самоцентрируется относительно оси собственного момента инерции с автокомпенсацией остаточной дебалансной массы, а плавающая втулка 5 радиально смещается относительно корпуса 1 без вращения, удерживаемая трением подпружиненных уплотнительных колец 30. В динамическом состоянии ротора 4 при дебалансной массе имеют место отклонения оси вращения ротора от номинального положения, а зазор между сферическими поверхностями ротора и плавающей втулки 5 изменяется, при этом вектор этого изменения совершает круговое вращение с частотой вращения ротора (фиг. 6, 7). Это периодически изменяет оптическую разность хода лучей по каналу регистрации радиальных биений ротора и вызывает смещения полос интерферограммы и соответственно амплитудные изменения сигнала фотопреобразования на выходе блока 39 (фиг. 5). Отклонение ротора центра связано с действием центробежной силы на дебалансную массу и это можно апроксимировать вращающимся вектором по кругу. In dynamics, the
Рассмотрим процесс формирования сигнала экстремума. В положении вектора дебалансной массы на фиг. 6, 7 оптические пути хода лучей вторичных источников А, Б могут быть представлены приведенной таблицей. Consider the process of generating an extremum signal. In the position of the unbalanced mass vector in FIG. 6, 7, the optical paths of the rays of the secondary sources A, B can be represented by the table.
где l1; l2 оптические пути лучей W'1; W'2 вторичных источников;
Δl приращения за счет радиальных отклонений ротора.where l 1 ; l 2 optical paths of rays W '1; W ' 2 secondary sources;
Δl increments due to radial deviations of the rotor.
Формирование экстремума произойдет
при l1 l2 (1),
ввиду симметрии, то есть в положении вектора дебалансной массы по фиг. 8, 9.The formation of an extremum will occur
for l 1 l 2 (1),
due to symmetry, i.e. in the position of the unbalanced mass vector of FIG. 8, 9.
Работа элементов канала регистрации радиальных биений происходит следующим образом. The operation of the elements of the channel recording radial beats is as follows.
Пусть имеет место увеличение амплитуды W-сигнала фотопреобразования и вслед за сработавшим пороговым элементов 52.1 фиг. 5 срабатывает элемент 52. 2. Поскольку на D-входе триггера 48.2 логическая единица (1), то положительный перепад (0 → 1) на С-входе этого триггера вызывает его срабатывание и подготовку к срабатыванию по D-входу триггера 49.2 с одновременной подачей лог. единицы на первый вход второго элемента совпадения в составе логического элемента 51. Перепад (1 → 0) будет иметь место в рассматриваемый момент времени на С-входе Д-триггера 49.2, однако этот триггер срабатывает только при положительном перепаде (0 → 1), на С-входе от инвертирования сигнала на инверторе 50.2, что может иметь место только в случае формирования сигнала экстремума при уменьшении амплитуды W-сигнала и возврате порогового элемента 52.2 в исходное состояние. В этом случае срабатывание Д-триггера 49.2 вызывает совпадение на втором элементе совпадения логического элемента 51, а на его выходе сформируется короткий импульс, которым все Д-триггера по R-входам формирователя экстремума 41 возвращается в исходное состояние и одновременно осуществляется обнуление по R-входу счетчика 43, в котором записана информация срабатываний Д-триггеров блока 48 обеспечиваемая логическим элементом ИЛИ 42. Число сработавших триггеров блока 45 фиксировано в счетчике 43 и это дает цифровую информацию об амплитуде сигнала фотопреобразования. Индикация блоком 46 индикаторов в переходный период изменения состояний запрещена состояний RS-триггера 47 срабатывающим с приходом первого импульса тактирования счетчика 43. При возврате упомянутого триггера в исходное состояние по R-входу Wm-сигналом датчика 53 реперной метки дается разрешение индикации. Возбуждено n-число индикаторов в соответствии с величиной дебаланса и радиальным отклонением ротора. При достаточно большой частоте вращения имеет место стробоскопический эффект инерционности зрения и оператор может делать заключение о величине радиального дебаланса. При необходимости аттестации изделия в процессе работы осуществляется запись на цифропечать, что дает сведения об отклонениях оси вращения ротора.Let there be an increase in the amplitude of the W-signal of photoconversion and after the triggered threshold elements 52.1 of FIG. 5, element 52 is triggered. 2. Since the logic unit (1) is at the D-input of trigger 48.2, the positive difference (0 → 1) at the C-input of this trigger causes it to trigger and prepare for operation at the D-input of trigger 49.2 with simultaneous supply the log. units to the first input of the second coincidence element as part of
Рассмотрим формирование информации по фазовому положению дебалансной массы в динамическом состоянии ротора. Consider the formation of information on the phase position of the unbalanced mass in the dynamic state of the rotor.
Пусть реперная метка m' растрового датчика 53 (фиг. 8, 9) занимает произвольное положение в системе угловой координаты относительно фиксированной на корпусе 1 оптопары этого датчика в позиции вектора дебаланса ротора при равных оптических ходах лучей l1 l2 (фиг. 1).Let the reference mark m 'of the raster sensor 53 (Fig. 8, 9) occupy an arbitrary position in the angular coordinate system relative to the optocouplers of this sensor fixed on the
Имеем:
где Φ1, Φ2 фазовое положение m';
τ1; τ2 периоды при ω = const.We have:
where Φ 1 , Φ 2 phase position m ';
τ 1 ; τ 2 periods at ω = const.
Формирование сигнала экстремума (Wэ импульс) и формирование сигнала датчика 53 реперной метки (Wт импульс) отражается диаграммами на фиг. 10.The formation of an extremum signal (W e pulse) and the formation of a signal of a reference mark sensor 53 (W t pulse) are reflected in the diagrams in FIG. 10.
Фазовое положение вектора дебалансной массы реализуется аппаратными средствами, что следует из рассмотренного функционирования схемы регистрации. Что касается подвижек компенсационной массы для уменьшения дебаланса, то это может осуществляться вручную или в автоматическом режиме, например методом капельного нанесения, методом испарения лазером, простой подвижкой масс и т. д. Работа и структура тангенциальной компоненты аналогична рассмотренному каналу. По отношению к базовому объекту рассмотренное техническое решение обладает большей информативностью. Конструкция устройства обеспечивает компенсационную установку остаточных дебалансных масс, так как ротор самоцентрируется в динамическом состоянии на закритической частоте вращения с радиальными подвижками плавающей втулки, а роль упругого элемента выполняет рабочая среда под давлением. The phase position of the unbalanced mass vector is implemented by hardware, which follows from the considered functioning of the registration scheme. As for the movements of the compensation mass to reduce the unbalance, this can be done manually or automatically, for example, by the method of drip deposition, by the method of laser evaporation, simple mass transfer, etc. The work and structure of the tangential component are similar to the channel considered. In relation to the base object, the considered technical solution is more informative. The design of the device provides a compensation installation of residual unbalanced masses, since the rotor is self-centering in a dynamic state at a supercritical speed with radial movements of the floating sleeve, and the working medium under pressure plays the role of the elastic element.
Балансное состояние ротора по радиальной и тангенциальной составляющим отклонений регистрируется по данным оптического датчика. Повышенная чувствительность устройства достигнута за счет оптического рычага с использованием элементов конструкции при двойном ходе расщепленных лучей по тангенциальной составляющей, а по радиальной составляющей применением световодов на элементах конструкции с использованием принципа регистрации отклонений по изменению оптической разности хода на Фурье-спектрометре. Изменение хода лучей основных гармоник расщепленных лучей происходит с эффектом умножения по числу отражений и этим достигается повышенная чувствительность при радиальных биениях ротора. The balance state of the rotor by the radial and tangential components of the deviations is recorded according to the optical sensor. The increased sensitivity of the device is achieved due to the optical lever using structural elements with a double path of split beams along the tangential component, and along the radial component using optical fibers on the structural elements using the principle of detecting deviations in changes in the optical path difference on a Fourier spectrometer. A change in the path of the rays of the fundamental harmonics of the split beams occurs with the effect of multiplication by the number of reflections and this achieves increased sensitivity with radial beats of the rotor.
Предложенное устройство позволяет осуществлять измерение отклонений оси вращения объекта в процессе работы и тем самым производить аттестационный контроль с гарантированным качеством оптической записи. The proposed device allows you to measure deviations of the axis of rotation of the object in the process and thereby to carry out certification control with the guaranteed quality of the optical recording.
В сравнении с базовым объектом чувствительность повышена в несколько раз и устройство многофункционально, так как возможно производить селективную балансировку динамического объекта: раздельно по уменьшению тангенциальной и радиальной составляющих отклонений оси вращения. При этом достигнуто совмещение функций элементов конструкции. ТТТ1 ЫЫЫ1 ЫЫЫ2 ЫЫЫ3 ЫЫЫ4 ЫЫЫ5 ЫЫЫ6 ЫЫЫ7 ЫЫЫ8 ЫЫЫ9 ЫЫЫ10 ЫЫЫ11 ЫЫЫ12 In comparison with the base object, the sensitivity is increased several times and the device is multifunctional, since it is possible to perform selective balancing of a dynamic object: separately to reduce the tangential and radial components of the deviations of the rotation axis. At the same time, the combination of functions of structural elements was achieved. TTT1 YYY1 YYY2 YYY3 YYY4 YYY5 YYY6 YYY7 YYY8 YYY9 YYY10 YYY11 YYY12
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4955344 RU2068990C1 (en) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | Device registering deviation of rotation axis of object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4955344 RU2068990C1 (en) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | Device registering deviation of rotation axis of object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2068990C1 true RU2068990C1 (en) | 1996-11-10 |
Family
ID=21584375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4955344 RU2068990C1 (en) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | Device registering deviation of rotation axis of object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2068990C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548939C2 (en) * | 2013-07-11 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Method for determining angular positions of object surface and device for its implementation |
RU2555505C2 (en) * | 2012-07-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Device for determination of angular positions of object surface |
RU2681422C1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-03-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for orienting mobile objects |
-
1991
- 1991-06-13 RU SU4955344 patent/RU2068990C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетедьство СССР № 901874, кл. G 01 M 11/00, 1982. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555505C2 (en) * | 2012-07-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Device for determination of angular positions of object surface |
RU2548939C2 (en) * | 2013-07-11 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Method for determining angular positions of object surface and device for its implementation |
RU2681422C1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-03-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for orienting mobile objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4868385A (en) | Rotating state detection apparatus using a plurality of light beams | |
EP2233892B1 (en) | Cylindrical Grating Rotation Sensor | |
US20130278939A1 (en) | Apparatus for non-incremental position and form measurement of moving sold bodies | |
EP0729007A2 (en) | Positional measurement | |
US4974961A (en) | Optical fibre measuring system | |
EP0816798B1 (en) | Method and interferometric apparatus for measuring changes in displacement of an object in a rotating reference frame | |
RU2068990C1 (en) | Device registering deviation of rotation axis of object | |
US20150103356A1 (en) | Interferometer, System, and Method of Use | |
GB2058398A (en) | Ring interferometers | |
Lin et al. | A construction method of the quasi-monolithic compact interferometer based on UV-adhesive bonding | |
US4395123A (en) | Interferometric angle monitor | |
CN113865482B (en) | System for simultaneously measuring five-degree-of-freedom motion errors of rotating shaft | |
US5089698A (en) | Interferometric optical system for measuring linear or angular displacements by beat signals | |
JPS62200225A (en) | Rotary encoder | |
US7372577B1 (en) | Monolithic, spatially-separated, common path interferometer | |
CN110440698B (en) | Laser measuring probe device for measuring any surface form and position error | |
Pisani et al. | Design of an interferometric displacement sensor with picometer resolution for the Galileo-Galilei mission | |
JP3495918B2 (en) | Optical component eccentricity measuring method and eccentricity measuring device | |
CN102878956A (en) | Measuring device for central error based on equal-thickness interference method | |
CN114440766B (en) | System for simultaneously measuring six-degree-of-freedom motion errors of rotating shaft | |
CN102175303B (en) | Three-dimensional vibration interferometry device based on spherical surface cooperation target | |
RU2018102C1 (en) | Device for indicating aerodynamic bearing rotor axis offset | |
JPS61178613A (en) | Linear encoder | |
JPS6165165A (en) | Tachometer | |
JPH0219781Y2 (en) |