SU1075165A1 - Устройство дл измерени скорости движени объекта - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее источник света, оптически согласованный черезщелевую диафрагму и объектив с контролируемым объектом и фотоприемником, подключенным выходом через уси-питель и формирователь к блоку синхронизации, сканатор. Ср2 подключенный к генератору развертки, электрически соединенному с блоком синхронизации, два цифровых измерител  временных интервалов, соединенных с входом арифметического блока, подключенного выходом к регистратору , отличающее с   тем, что, с целью повышени  точности, арифметический блок содержит вычитающее и суммирующее устройства, перемножающее и делительное устройства и квадратор, при этом выходы цифровых измерителей -временных интервалов подключены параллельно к входам вычитающего и суммирующего устройств, выходы которых подключены к первому входу делительного устройства и вхо- Щ ду квадратора соответственно, выход (Л последнего соединен с вторым входом делительного устройства, выход котос рого подключен к входу перемножающеIo устройства, соединенного входом с выходом генератора развертки, а выходом - с регистратором. ел а СП 7 у цц У Ф11г1

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  определени  скорости эле ментов машин и приборов, движущихс  лент и других объектов. Известно устройство дл  измерени скорости движени  объекта, содержащ оптическую сканирующую систему и фстоприемник, подключенный через усилитель и формирователь к измерит л м временных интервалов. Устройств реализует известный способ измерени скорости движени  объекта . Г , Однако результаты измерений зави с т от умени  оператора выделить, запомнить формы импульсов от двух н однородностей объекта и произвести I (например, с помощью осциллографа) измерение интервалов tj| и ii между замеченными неоднородност ми. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, которое содержит источник света, оптически согла сованный через щелевую диафрагму и объектив с контролируемым объектом и фо7оприемником, подключенным выхо дом через усилитель и формирователь к блоку синхронизации, сканатор, подключенный выходом через усилител и формирователь к блоку синхронизации , сканатор, подключенный к генератору развертки, электрически соединенному с блоком синхронизации, два цифровых измерител  временных интервалов,соединенных с входом ари метического блока, подключенного вы ходом к регистратору pj. Периодическую развертку шероховатой поверхности объекта осуществл ют по координате, параллельной на правлению движени , и прин тый сигнал раздел ют на два соответственно направлени м развертки. При этом оп Е)едел ют отношение разности и суммы ЧИСТО этих сигналов и по нему суд  о скорости издели . Частоты определ ют как отношение числа импульсов N от неоднородностей объекта за полупериод развертки t ПД5/2 к его длительности (д, ) . Это означает, гроз что частоты 1 и in  вл ютс  усредненными частотами шумообразных сигна лов и известное устройство дает низкую точность измерений. Цель изобретени  - повьлиение точности измерени  скорости объекта. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем источник света, оптически согласован ный через щелевую диаграмму и объект ,ив с контролируемым объектом и фотоприемником , подключенным выходом через усилитель и формирователь к блоку синхронизации, сканатор, подклЙченный к генератору развертки, электрически соединенному с блоком синхронизации, два цифровых измерител  временных интервалов, соединенных с входом арифметического блока, подключенного выходом к регистратору, арифметический .блок содержит вычитающее и суммирующее устройства, перемножающее и делительное устройства и квадратор, при этом выходы циф- ровых измерителей временных интервалов подключены параллельно к входам вычитающего и суммирующего устройств, выходы которых подключены к первому входу делителыюго устройства и входу квадратора соответственно, выход последнего соединен с вторым входом делительного устройства, выход которого.подключен к входу перемножающего устройства, соединенного входом.с выходом генератора развертки , а выходом - с регистратором. На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - схема арифме тического блока; на фиг.3-6 - диагра№лы , по сн ющие работу устройства. Устройство содержит источник 1 света, конденсатор 2, щелевуюдиафрагму 3, сканатор 4, объектив 5, светоделительную призму 6, шкалу 7 со светоконтрастными штрихами (или оптически гладкую поверхность объекта ) . На шкалу 7 со штрихами 8 спроектировано изображение щели в диафрагме 3 световой марки 9. Затем лучи попадают в фотоприемник 10, сигналы с которого поступают в электронный бл(к; состо щий из усилител  11 импульсов , формировател  (компаратора) 12 с регулируемым уровнем срабатывани , блока 13 синхронизации, генератора привода сканатора (генератора развертки) 14, цифровых измерителей 15 и 16 временных интервалов и арифметического блока 17. Арифметический блок 17 выполнен в враде вычитающего устройства 18 (фиг.2), суммирующего устройства 19, делительного устройства 20, перемножающего устройства 21, квадратора 22. При этом входы вычитающего устройства 18 и суммирующего устройства 1У параллельно соединены с выходами цифровых измерителей 15 и 16 временных интервг1лов, а выходы - с первым входом делительного устройства 20 и входом квадратора 22. Выход делительного устройства 20 соединен с входом перемножающего устройства 21, соединенного также входом с выходом генератора 14 развертки, а выходом - с регистратором. Измерение скорости с помощью устройства происходит следующим образом. Сканатор 4 (например, колеблюща с  плоскопараллельна  пластина) приводитс  в движение от генератора 14 развертки, в результате чего изображение световой марки 9 совершает колебательное движение в плоскости шкалы 7 с амплитудой Хд. Величина Хе измер етс  предварительно, например С помощью инструментального микроскопа . Рассто ние между соседними штрихами превышает 2)(дИ .поэтому за один период сканировани  в фотоприе нике 10 возникают два импульса при пр мом и обратном перемещени х свеГОБОЙ марки 9. Импульсы после усили тел  11 и формировател  12 подаютс  IB блок 13 синхронизации, куда посту пает сигнал с генератора 14 .разверт ни, в блоке 13 синхронизации,содержащем логические схемы И,и ИЛИ, про исходит разделение по двум каналам импульсов, соответствующих пр мому и обратному ходу изображени  (свето вой марки) 9, Если объект неподвижен, топерио ды Т и Tj, измер емые с помощью двух синхронно запускаемых цифровых измерителей 15 и 16, не отличаютс  друг от. друга-. В случае движени  объекта, например, вправо, периоды будут отличатьс . Дл  объ снени  этого  влени  предположим, что сканирование проис ходит с посто нной скоростью V причем траектори  сканировани  све .товой марки 9 условно изображена в виде замкнутого пр моугольника 23-- 26 с целью отделени  траектори пр мого 23-24 хода от траектории обратного 25-,26 (фиг.З). Предположим , что штрих 8 вместе со шкалой перемещаетс  вправо с посто нной -скоростью V и занимает поочередно положени  А, В, С, Д, а скорость сканировани  равна /(.ц . Тогда при пр мом ходе изображени  (на фиг.З вправо ) один импульс возникает в по ложении штриха А, а следующий импул при движении светового п тна вправо возникает при положении штриха С. Интервал времени между импульсами пр мого хода не равен периоду скани ровани  Т и превышает его на врем  прохождени  участка АС, т.е. , - | VT ; Т . Ск т - ТУск Однако TV(.. 4Хо, в результате ск При обратном ходе изображени  9 по движущейс  шкале 7 (т.е. движени влево) штрих перемещаетс  дважды в положени х В и D. При этом интервал времени между импульсами меньше периода сканировани  на врем  прохождени  световым п тном участка В, т.е. Т, - V следовательно На фиг. 4-6 представлены графики импульсов с формировател  12 до разделени  их по разным каналам (фиг.4) и после разделени  (фиг.5). Измер емые периоды Т и Т, (через один импульс на фиг,4) различаютс  друг от друга и каждый из них имеет посто нное значение при V -const согласно ( 1)и (2). Вычита  выражени  (1) и ( 2)с учетом, что скорость сканировани  значительно превышает измер еИУс , мую скорость, и , получим Т - Т2 При суммировании (1) и (2) с учетом У(;ц « V находим Т Д -±Подставл   (4) в (3), получим выражение дл  искомой скорости объекта через измер емые величины XQ, Т, и Tg Т, - Т V 8Х, (Т + Т.,), При сканировании по синусоидальному закону выражени  (1) и (2,) справедливы с. достаточной точностью на линейном отрезке траектории .сканировани  (20-30% размаха сканировани ) « При этом V(. и выражени  (3) и (4) принимают вид , ДТ Т Т, - Т-; V 4|fX О (Т + Т ) Таким образом, и в этом случае, изл1ёр   периоды Тд и Т. и зна  амплитуду сканировани  Х, можно с помощью формулы (7) вычислить скорость движени  объекта и направление его (по знаку) . Операции вычислени  скорости по этой формуле производ тс  с помощью цифрового арифметического устройства 17 (фиг.2), на вход которого ввод тс  величины Х, У, Tg. Погрешность измерений можно определить/ исход  из выражени  (6), следующим образом . . jrSlMl f Г-гдТ 8T-J2 Однако &1ьтЪ&(,Т,-Т,) и Al«i Поэтому ... - - Т .. Из (8) В1гцно, что точность измерений определ етс  относительной погв.ешностью измерени  периодов Т и Tj {-) и амплитудой сканировани . BenHiHHa 8т/Т зависит от отношени  сигнои1/шум в импульсном сигнале и крутизны фронтов импульсов. Точность измерений величин Т и Тл можно повысить, измер   их с кра ностью И . При этом погрешность изм рений уменьшитс  в и раз и во столь ко же раз увеличитс  длительность измерени  6Т .blL пТ т Реализаци  устройства возможна и .в случае оптически неоднородной поверхности . При этом вместо нанесени  светоконтрастных штрихов вводитс  дополнительна  операци  по бора уровн  срабатывани  формировател . Сигнал с фотоприемника имеет в этом случае хаотический характер. Однако в любом шумовом процессе имеют место выбросы выше некоторого уровн . В нашем случае это св зано с наличием на поверхности объекта локальных максимальных неоднородностей . Поскольку уровень срабатывани  формировател  12 можно регулировать, он выбираетс  таким образом, чтобы частота по влени  импульсов была ниже частоты сканировани . В дальнейшем процесс измерений не отличаетс  от описанного выше. Таким образом, предлагаемое устройство имеет более высокую точность по сравнению с известным.

фиг 2

А В С В

фиг.З

If

Ti

h« ,4Zi

фыгЛ

Ввод масштабного . коэффициента

fyjifjfo

(

и

0ut 5

Tz

фгЛ.б

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее источник света, оптически согласованный через'щелевую диафрагму и объектив с контролируемым объектом и фотоприемником, подключенным выходом через усилитель и формирователь к блоку синхронизации, сканатор, ср 2 ___13 подключенный к генератору развертки, электрически соединенному с блоком синхронизации, два цифровых измерителя временных интервалов, соединенных с входом арифметического блока, подключенного выходом к регистратору, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности, арифметический блок содержит вычитающее и суммирующее устройства, перемножающее и делительное устройства и квадратор, при этом выходы цифровых измерителей временных интервалов подключены параллельно к входам вычитающего и суммирующего устройств, выходы которых подключены к первому входу делительного устройства и входу квадратора соответственно, выход последнего соединен с вторым входом делительного устройства, выход которого подключен к входу перемножающего устройства, соединенного входом с выходом генератора развертки, а выходом - с регистратором.

   SU ...1075165