SU1106985A1 - Устройство дл поверки стрелочных приборов с круговой шкалой - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ СТРЕЛОЧНЫХ ПРИБОРОВ С КРУГОВОЙ ШКАЛОЙ , содержащее осветитель, узел образцовых сигналов, считывающую головку с фотоприемниками и блок регистрации , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности поверки, считывающа  головка выполнена в виде сплошного цилиндра, установленного с возможностью вращени  соосно с повер емой шкалой, и оптической системы, содержащей последовательно установленные и оптически св занные объектив, закрепленный в торцовой стенке цилиндра, обращенной к шкале, оптическа  ось объектива параллельна оси вращени  цилиндра, а плоскость предметов совмещаетс  с поверхностью шкалы, призму Дове, две закрепленные на другой торцовой стенке цилиндра в области плоскости изображений объектива ичелевые диафрагмы, продольные оси которых ориентированы по одному и тому же радиусу цилиндра, проход щему через оптическую ось объектива , одна из диафрагм предназначена дл  оптического сопр жени  с изображением реперного штриха шкалы, а друга  - с изображением стрелки, два световода, входные окна которых сопр жены соответственно со щелевыми диафрагмами , выходное окно световода, сопр женного с диафрагмой, предназначенной дл  сопр жени  с изображением стрелки, расположено на оси вращени  барабана, а сам световод жестко скреплен с цилиндром, угловые размеры входного окна второго световода меньше углового рассто ни  между двум  штрихами, смежными с реперным, пересчитанного в плоскость изображений, фотоприемники установлены напротив выходных окон световодов, выходы фотоприемников подключены к блоку регист рации, вьтолненному в виде последова (Л тельно включенных формировател  пр моугольных импульсов, селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерител  временных интервалов и вычислител  . 2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с   тем, что селектор временных положений фронтов импульса о х от реперного штриха содержит дифференцирующую цепочку, два диодных ог00 СП раничител , подключенных к дифференцирующей цепочке, два триггера, один из которых подключен счетным входом непосредственно к выходу соответствующего диодного ограничител , а другой - через инвертор, две схемы совпадени , первые входы которых подключены к одноименным выходам триггеров, а вторые входы - соответстпенио к выходу инвертора и псрпото диодного ограничител .

Description

1 Изобретение относитс  к измерител ной технике и может быть использовано дл  определени  погрешности показаний стрелочных измерительных при боров с круговой шкалой, например, индикаторов часового типа. Известны устройства дл  определени  погрешности показаний стрелочных приборов с круговой шкалой, содержащие источник света, считывающую головку в виде вращающегос  барабана имеющего на боковой поверхности щеле вую диафрагму, фотоприемник, установ ленный внутри барабана, и привод дл  регистрации результатов измерений 1 Недостаток устройства заключаетс  в невысоком быстродействии и низком качестве поверки, обусловленном тем, что поверка индикатора производитсй со сн тым защитным стеклом и со сн той стрелкой. Наи.более близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату  вл етс  устройство дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой, содержащее осветитель , узел образцовых сигналов, считывающую Головку с фотоприемпикамй и блок регистрации, В известном уст|ройстве считывающа  головка, представл ет собой каретку, установлеи ный на ней узел центрировани , выполненный в виде подпружиненного в продольном направлении конуса, ось которого совмещена с осью стрелки повер емого прибора, и узел поиск углового положени  стрелки, вьтолнен ный в виде установленного вне конуса между источником света и фотоэлементами диска развертки со световыми дорожками, на которых нанесены соответственно ШТРИХ.И единичных угловых приращений и штрихи, ограничиваюище интервал значений измер емой величины , и диска со щелью, установленного внутри конуса узла центрировани  перед шкалой повер емого прибора и зак репленного на одном валу с диском ра вертки и соосно с узлом центрировани  23. Известное устройство имеет следую щие недостатки: невысока точность по верки из-за сложной юстировки устрой ства и низкого отношени  сигнал/шум На выходах фотоприемников, обусловленного слабым .освещением стрелки во врем  поверки; поверка может произво дитьс  лишь в ограниченном нисле фиксированных точек. 85 Цель изобретени  - повьш1ение точ- ности поверки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой/ содержащем осветитель, узел образцовых сигналов, считывающую головку с фотоприемниками и блок регистрации , считывающа  головка вьтолнена в виде сплошного цилиндра, установленного с возможностью вращени  соосно с повер емой шкалой, и оптической системы, содержащей последовательно установленные и оптически св занные объектив, закрепленный в торцовой стенке цилиндра, обращенной к шкале, оптическа  ось обьектива параллельна оси вращени , а плоскость предметов совмещаетс  с поверхностью шкалы, призму Дове, две закрепленные на другой торцовой стенке цилиндра в области плоскости изображений объектива щелевые диафрагмы, продольные оси которых ориентированы по одному и тому же радиусу цилиндра, проход щему через оптическую ось объектива , одна из диафрагм предназначена дл  статического сопр жени  с изображением реперного штриха, а друга  с изображением стрелки, два световода входные окна которых сопр жены соответственно со щелевыми диафрагмами, окно световода, сопр женного с диафрагмой, предназначенной дл  сопр жени  с .изображением стрелки , расположено на оси вращени  барабана , а сам световод жестко скреп- лен с цилиндром, угловые размеры входного окна второго светтовода меньше углового рассто ни  меладу двум  штрихами, смежными с реперным, пересчитанного в плоскость изображений, фотоприемники установлены напротив выходных окон световодов, выходы фотоприемников подключены к блоку регистрации, вьшолнённому в виде последовательно включенных формировател  пр моугольных импульсов, селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерител  временных интервалов и вычислител . Кроме того, селектор временных оложений фронтов импульса от реперого штриха содержит дифференцируюую цепочку, два диодных ограничите , подключенных к дифференцирующей епочке, два триггера, один из которых подключен счетным входом непосредственно к выходу соответствующего диодного ограничител , а другой - через инвертор, две схемы совпадени , первые входы которых подключены к одноименным выходам триггеров , а вторые входы - соответственно к выходу инвертора и первого диодного ограничител . На фиг. 1 изображена блок-схема ус тройства дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой; на фиг. 2 оптико-кинематическа  схема считывающей головки; На фиг. 3 - блок-схема селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха; на фиг. 4 - эпюры выходных сигналов отдельных элементов (индексы соответствуют номерам элементов). Устройство дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой (фиг. 1) содержит узел 1 образцовых сигналов, считывающую головку 2 и подключенный к ее выходу блок регистрации, содержащий последовательно соединенные формирователь 3 пр моугольных сигнало селектор 4 временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измеритель 5 временных интервалов , и вычислительное устройство 6, а также генератор 7 счетных импуль сов, подключенньгй к измерителю 5 временных интервалов, и устройство 8 циф ровой индикации и цифропечатающее устройство 9, подключенные к выходу вычислительного устройства 6. Узел 1 образцовых сигналов может быть выполнен в виде механизма, обеспечивающего последовательную установку на измерительную позицию блоков концевых мер заданной длины дл  пере мещени  измерительного стержн  повер емого индикатора по определенной про рамме, либо в виде механизма дл  пер мещени  измерительного стержн , с подвижным элементом которого св зан датчик линейных перемещений. Считывающа  головка 2 вместе с уз лом 1 образцовых сигналов измеритель ного стержн  установлена на основани 10 (фиг. 2). Считывающа  головка сое тоит из цилиндра 11, приводимого в равномерное вращение от синхронного электродвигател  12, например, с помощью фрикционного колеса 13, насаженного на вал электродвигател  12, неподвижного барабана 14, установлен ного соосно с цилиндром 11 и сопр женного с ним посредством подшипни-j 1 85 15, осветител  16, например соков фитного, укрепленного на неподвижном барабане 14 соосно ему, узла центрировани , например, в виде цент|рирующеи втулки 17, один конец которой насажен на неподвижный барабан 14, а во второй до упора вставл етс  пове р емый прибор 18. Центрирующа  втулка 17имеет прорези дл  прохода измери-: тельного стержн  повер емого прибора 18и направл ющую с ответной частью на неподвижном барабане 14 дл  обеспечени  вертикальности расположени  измерительного стержн  повер емого прибора 18,а также вентил ционные вырезы. Цилиндр 11 вьтолнен сплошным за I исключением канала дл  размещени  опIтической системы, что позвол ет повысить равномерность его вращени . На торцовой стенке цилиндра 11, обращенной к шкале повер емого прибора 18, выполнено резьбовое отверстие дл  установки объектива 19, оптическа  ось которого параллельна оси вращени  цилиндра, а предметна  плоскость совпадает с плоскостью поверхности шкалы. Увеличение объектива выбираетс  пор дка 1. На другой стенке цилиндра 11 в плоскости изображений объектива 19 расположены две щелевые диафрагмы 20 и 21. Цри этом диафрагма 21 состоит от диафрагмы 20 по ходу лучей на величину номинального превьш1ени  стрелк над плоскостью шкалы прибора, пересчитанного в плоскость изображений.Их продольные оси направлены по одному и тому же радиусу торцовой стенки цилиндра 11. Ширина диаграммы 20 устанавливаетс  пор дка ширины изображени  штриха шкалы, а диафрагмы 21 - пор дка ширины изображени  ограниченной ею части стрелки. Между объективом 19 и Щелевыми диафрагмами 20 и 21 по направлению оптической оси объектива 19 расположена призма Дове 22, котора  переворачивает на 180° изображение , даваемое объективом 19. В непосредственной близости от задней стенки цилиндра 11 расположено входное окно световода 23, например из стекловолокна, имеющее пр моугольную форму с центром, удаленным от оси вращени  цилиндра 11 на рассто ние , равное удалению центра щелевой диафрагмы 20 от оси вращени . Световод 23 крепитс  к неподвижному барабану 14 таким образом, что его середина располагаетс  напротив изображени  реперного штриха шкалы повер ем го прибора. Высота входного окна св товода 23 примерно равна высоте щелевой диафрагмы 20, а ширина выбира етс  меньшей рассто ни  между смежн ми к реперному изображению штрихов шкалы, чтобы предотвратить попадани в световод 23 световых потоков от этих изображений. (По существу входное окно световода 23 вьтолн ет роль неподвижной щелевой диафрагмы) К задней стенке цилиндра 11 крепитс вращающийс  вместе с последним блок световода 24, входное окно которого расположено напротив щелевой диафра мы 21 и имеет размеры, достаточные дл  захвата всего световода потока, проход щего через диафрагму 21. Све товод 24 изогнут таким образом, что центр симметрии его выходного окна лежит на оси вращени  цилиндра 11. За выходными окнами световодов 23 и 24 расположены соо- ветственно фотоприемники 25 и 26. Формирователь 3 пр моугольных сигналов состоит из подключенных к выходам фотоприемников считывающей головки двух цепочек из последовательно вклйоченных истокового (эмиттерного , катодного) повторител , усилител  и порогового устройства, например, триггера Шмитта. При этом порог срабатывани  порогового устройства цепочки дл  обработки сигнала от стрелки выбираетс  достаточно большим, чтобы осуществить амплитудную селекцию импульса от стрелки от паразитных сигналов, которые могут возникнуть от частей цифр циферблата , попадающих в поле зрени  соответствующего фотоприемника. Поскольку амплитуды сигналов пропорциональны максимальным площад м затемненных участков, попадающим через диафрагму в поле зрени  фотоприемвика , то сигнал от стрелки будет в несколько раз превосходить по амплитуде паразитные. Селектор 4 временных положений фронтов импульсов выполнен из двух схем фиксации фронтов импульсов от нулевого штриха и стрелки (фиг.З). Перва  из них состоит из дифференцирующей цепочки 27, на вход которой включен выход формировател  пр моугольного сигнала от фотоприемника 25, а выход соединен с входом двух диодных ограничителей 28 и 29 с усилител ми (например, в 56 виде транзисторных ключей), выдел ющими импульсы разной пол рности; выход ограничител  28 соединен со счетным входом триггера 30, а выход ограничител  29 через инвертор 31 со счетным входом триггера 32, одноименные выходы триггеров 30 и 32 соединены с одними из входов схем 33 и 34 совпадени  соотйатственно, к вторым входам последних подключены соответственно выходы инвертора 31 и ограничител  28. Схема фиксации фронтов импульсов от стрелки состоит из тех же элементов , за исключением триггеров и схем совпадени . Выходы обеих схем селекции подключены к входам измерител  5 временных интервалов. Последний состоит из трех счетчиков импульсов со схемами их запуска и остановки, которые обеспечивают подсчет количества импульсов от генератора 7 за промежутки времени, соответственно между 1-м и (п+1)-м импульсами от переднего (или заднего) фронта импульса от реперного штриха, где п - число периодов усреднени  рв зультатов измерени , а также между передними и задними фронтами импульсов от реперного штриха и стрелки за те же п периодов усреднени . Вычислительное устройство 6 рассчитывает погрешность показани  индикатора в каждой повер емой точке по формуле: Л (А-В)- CD-E, п П .ZN де 1 - номер периода измерени ; количество периодов измерени  ; количества счетных импульсов, соответствующие временному интервалу соответственно между передними и задними фронтами импульсов от реперного штриха и стрелки при i-M обороте; количество счетных иМпульсов , соответствующее i-му обороту; дробна  ча.сть отношени  величины образцового перемещени  измерительного стержн  повер емого индикатора к номинальному значению перемещени , соответствующего одному обороту стрелки; С - количество делений шкалы; D - цена делени  шкалы (например , в микрометрах); Е - номинальное значение величи ны перемещени  измерительно го стержн , соответствующее угловому смещению реперного штриха от Нулевого, мкм. Например, дл  индикатора часового типа по ГОСТ 577-68 задано образцово перемещение 1,80 мм, значение А полу чилось равным 0,852, С 100, D 10 мкм, за реперный штрих прин т 95т . е. Е 50 мкм. Так как 1 оборот стрелки соответствует номинально 1 мм, то В 0,800, и следовательно погрешность показаний в этой точке Д (0852-0,800)-100-10-50 2 мкм. Генератор 7 счетных импульсов генерирует импульсы с частотой повторе ни , равной г JIlCJD где m - число оборотов цилиндра 11 считывающей головки за 1 с. k - цена 1 импульса, мкм. Назначение и принципы построени  устройств 8 и 9 общеизвестны. Устройство дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой работает след тощим образом. Повер емый прибор 18 устанавливаетс  в центрирующую втулку 17, а последн   одеваетс  на барабан 14. Запускаетс  электродвигатель 12, который с помощью фрикционного колеса 13 приводит во вращение цилиндр 11, зал гаютс  лампы осветител  16. Перед поверкой производитс  установка нулевого показани  повер емого прибора. Дл  этого с црмощью узла 1 образцовых сигналов перемещают измерительный стержень повер емого прибора до тех пор, пока на табло устройства цифровой индикации не по  витс  нулевое показание. При этом предварительно в вычислительное устройство ввод т величину Е, т. е. величину смещени  реперного штриха от нулевого в мкм. t При пересечении щелевыми диафраг мами 20 и 21 соответственно изображений нулевого штриха и стрелки на выходах фотоприемников 25 и 26 по вл ютс  импульсы (фиг.4, у и Uofi которые в формирователе 3 пр моугольных сигналов преобразуютс  в пр моугольную форму ( Uj и 1)3) . Из этих сигналов селектором 4 временных положений фронтов импульсов вьфабатываютс  кратковременные импульсы, соответствующие передним и задним фронтам импульсов от реперного штриха (и и-и) и стрелки ( ujO .. Эти импульсы используютс  в измерителе 5 временных интервалов в качестве стартстопных дл  определени  количества счетных импульсов генератора 7 (U-,), укладывающихс  во временные интервалы соответственно между передними (uL - Np.) и задними NJ.) фронтами импульсов от реперного штриха и стрелки, а также между двум  последовательными короткими импульсами от передних (или задних) фронтов импульсов от реперного штриха повер емого прибора (ur -N,, ). ЧисМ ,.и N могут определ тьс  за любое заданное п число периодов усреднени  (оборотов цилиндра 11). Далее эти числа ввод тс  в вычислительное устройство 6, которое рассчитывает по формуле (1) погрешность показаний индикатора в каждой повер емой точке. Эти значени  высвечиваютс  на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаютс  на бумажной ленте цифропечатающим устройством 9. Описанный цикл повтор етс  дл  каждой точки пОверки после перемещени  измерительного стержн  повер емого прибора в соответствующее положение посредством узла образцовых сигналов. Фиксаци  временных положений фронтов импульсов от реперного штриха производитс  следующим образом. Соответствующий сигнал от формировател  пр моугольных сигналов (U ) подаетс  на вход дифференцирующей цепочки 27. Полученные кратковременные импульсы разной пол рности w) раздел ютс  по пол рности и формируютс  диодными ограничител ми 28 (Ujg) и 29 (Ujg) с усилител ми. Вьщеленные ограничителем 28 импульсы подаютс  на счетный вход триггера 30, а ограничителем 29 после изменени  пол рности инвертором 31 (UBI) счетный

вход триггера 32. Триггеры 30 и 32 вырабатьтают пр моугольные селекторные импульсы ( И Uj) , которые подаютс  соответственна на входы схем 33 и 34 совпадени  ( и U). На дру- S гие входы схем 33 и 34 совпадени  подаютс  соответственно импульсы с инвертора 31 и ограничит -.л  28. В результате на выходах схем 33 и 34 выдел ютс  импульсы, соответствующие реднему и заднему фронтам импульса от реперного штриха соответственно. В предлагаемом устройстве благодар  размещению анализаторов угловых

положений нулевого штриха и стрелки в пространстве изображений объектива существенно улучшены услови  освещени циферблата повер емого прибора, что повьш1ает точность фиксации этих угловых положений, а следовательно, и точность поверки. Кроме того, фиксаци  Положений нулевого штриха и стрелки прибора с целью определени  углового положени  стрелки помимо повышени  точности измерени  позвол ет производить поверку прибора в любых точках его Шкалы, что также повьш1ает точность и качество поверки.

фиг,, /

/7 16

f8

2ff

Фи.З

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ СТРЕЛОЧНЫХ ПРИБОРОВ С КРУГОВОЙ ШКАЛОЙ, содержащее осветитель, узел образцовых сигналов, считывающую головку с фотоприемниками и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поверки, считывающая головка выполнена в виде сплошного цилиндра, установленного с возможностью вращения соосно с поверяемой шкалой, и оптической системы, содержащей последовательно установленные и оптически связанные объектив, закрепленный в торцовой стенке цилиндра, обращенной к шкале, оптическая ось объектива параллельна оси вращения цилиндра, а плоскость предметов совмещается с поверхностью шкалы, призму Дове, две закрепленные на другой торцовой стенке цилиндра в области плоскости изображений объектива щелевые диафрагмы, продольные оси которых ориентированы по одному и тому же радиусу цилиндра, проходящему через оптическую ось объектива, одна из диафрагм предназначена для оптического сопряжения с изображением реперного штриха шкалы, а другая - с изображением стрелки, два световода, входные окна которых сопряжены соответственно со щелевыми диафрагмами, выходное окно световода, сопряженного с диафрагмой, предназначенной для сопряжения с изображением стрелки, расположено на оси вращения барабана, а сам световод жестко скреплен с цилиндром, угловые размеры входного окна второго световода меньше углового расстояния между двумя штрихами, смежными с реперным, пересчитанного в плоскость изображений, фотоприемники установлены напротив выходных окон световодов, выходы фотоприемников подключены к блоку регист- <g рации, выполненному в виде последовательно включенных формирователя прямоугольных импульсов, селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерителя временных интервалов и вычислителя .

2, Устройство по п.1, о т л и чающее с я тем, что селектор временных положений фронтов импульса от реперного штриха содержит дифференцирующую цепочку, два диодных ограничителя, подключенных к дифференцирующей цепочке, два триггера, один из которых подключен счетным входом непосредственно к выходу соответствующего диодного ограничителя, а другой - через инвертор, две схемы совпадения, первые входы которых подключены к одноименным выходам триггеров, а вторые входы - соответственно к выходу инвертора и первого диодного ограничителя.

SU „„ 1106985