SU1259106A1 - Устройство дл поверки стрелочных приборов с круговой шкалой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  определени  погрешности показаний стрелочных измерительных приборов . Изобретение позвол ет повысить точность определени  погрешностей показаний стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой за счет улучшени  условий освещенности циферблата повер емого прибора, что приводит к точности фиксаций угловых положений. Устройство содержит за- датчик образцовых сигналов, считывающую головку и подключенный к ее выходу блок регистрации. Считывающа  головка состоит из соосно установленных вращающегос  цилиндра неподвижного барабана и сопручженного с ним софитного осветител  и расположенной соосно с ними центрирующей втулки с прорез ми. На лицевой стенке цилиндра установлен объектив, на противоположной - две щелевые диафрагмы, разнесенные по радиусу на величину но№шаль юго превышени  стрелки над плоскостью шкалы прибора . Ширина диафрагм установлена из услови  выделени  .ср;гиала от стрелки над сигналом от шкалы. Вышедшее из торца барабана излучение поступает через световоды на фото- приемники, . размеры входных и выходных торцов световодов согласованы с изображени ми соответственно стрелки и штрихов шкалы, в т.ч. ре- . парного. Фopм ipoвaтeль пр .моугольных сигналов обеспечивает надежное выделение сигналов от стрелки. Перед поверкой производитс  установка нулевого показани  повер емого прибора с помощью задатчика образцовых сигналов. Из импульсоВ с фотопрнем- ников вырабатывают в формирователе кратковременные импульсы, соответствующие фронтам от реперного штриха , - стартстопные нмпульсы. Соответствующие значени  ввод тс  в вычислительное устройство, которое рассчитывает погрешность поверки. Далее проводитс  фиксаци  временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и. от контролируемого положени  стрелки относительно штрихов -шкалы. В результате такого размещени  анализаторов изображений повышена точность пов.ерки стрелочных измерительных приборов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. «3 сл

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть испопь- зовано дл  определени  погрешности показаний стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой, например индикаторов часового типа.

Цель изобретени  - повышение точности поверки.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой, на фиг. 2 - оптико-кинематическа  схема считьгаающей головки; на фиг. 3 -. блок-схема селектора временных поло- жений фронтов импульсов от репер ного штриха; на фиг. .4 - эпюры выходных сигналов отдельных элементов (индексы соответствуют номерам элементов).

Устройство дл  Ъоверки стрелочных приборов с круговой шкалой (фиг. 1) содержит задатчик 1 образцовых сигналов ,, считывающую головку 2 и подключенный к ее выходу блок регистрации , содержащий последовательно соединенные формировате.пь 3 пр моугольных сигналов, селектор 4 временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измеритель 5 временных интервалов, вычислительное устройство 6, а также генератор 7 счетных импульсов, подключенный к измерителю 5 временных интервалов, устройство 8 цифровой индикации и цифропечатающее устройство 9, подключенные к выходу вычислительного устройства 6.

Задатчик 1 образцовых сигналов может быть выполнен в виде механизма , обеспечивающего последовательную установку на измерительную позицию блоков концевых мер заданной длины дл  перемещени  измерительного стержн  повер емого индикатора по определенной программе, либо в виде механизма дл  перемещени  измерительного стержн , с подвижным элементом которого св зан датчик линейных перемещений.

Считьшающа  головка 2 вместе с задатчиком 1 образцовых сигналов измерительного стержн  установлена на основании 10 (фиг. 2). Считывающа  головка состоит из цилиндра 11, приводимого в равномерное вращение от синхронного электродвигател  12, например, с помощью фрикционного колеса 13, насаженного на вал электродвигател  12, неподвижного барабана

,

,,

10

15

20

25

2591062

14, установленного соосно с 1далинд- ром 11 и сопр женного с ним посредством подшипников 15, осветител  16, например софитного, укрепленного на неподвижном барабане 14 соосно ему узла центрировани , например, в виде центрирующей втулки Т7, один конец которой насажен на неподвижный барабан 14, а во второй до упора вставл етс  повер емый прибор 18. Центрируи ца . втулка 17 имеет прорези дл  прохода измерительного стержн  повер емого прибора 18 и направл ющую с ответной частью на неподвижном барабане 14 дл  обеспечени  вертикальности расположени  измерительного стержн  довер емого прибора 18, а также вентил ционные вырезы .

Цилиндр 11 выполнен сплошным за исключением, канала дл  размещени  оптической системы, что позвол ет повысить равномернрсть его вращени . На торцовой стенке цилиндра 11, обращенной к шкале повер емого прибора 18, вьтол не но резьбовое отверстие дл  установки объектива 19, оптическа  ось которого ориентирована по напра:влеиию 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

19расположены две щелевыб диафрагмы

20и 21. При этом диафрагма 21 отстоит от диафрагмы 20 по ходу лучей на величину номинального превышени  стрелки над плоскостью шкалы прибора, пересчитанного в плоскость изображений . Их продольные оси направлены

по одному и тому же радиусу торцовой стенки цилиндра 11. Ширина диафрагмы 20 устанавливаетс  пор дка ширины изображени  штриха шкалы, а диафрагмы 2 1 - пор дка ширины изображени  ограниченной ею части стрелки. Между объективом 19 и щелевыми диафрагмами 20 и 21 по направлению рптичес- кой оси объектива 19 расположена призма 22 Дове, котора  переворачивает на 180 изображение, даваемое объективом 19. Объектив 19 н призма 22 Дове образуют оптическую систему пр мого изображени .

30

35

40

45

50

55

В непосредственной близости от задней стенки цилиндра I1 расположено

3

входное окно собирающей оптической системы, например световода 23, имещее пр моугольную форму с центром, удаленньм 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 об- зом, что его середина располагаетс  напротив изображени  реперного штриха шкалы повер емого прибора. Высота входного окна световода 23 примерно равна высоте щелевой диафрагмы 20, а ширина выбираетс  меньшей рассто ни  между смежными к ре- перному изображению штрихов шкалы, чтобы предотвратить попадение в световод 23 световых потоков от эти изображений. (По существу входное окно световода 23 выполн ет роль не подвижной щелевой диафрагмы). К задней стенке цилиндра 11 крепитс  вращающийс  вместе с последним блок второй собирающей оптической сиете- ы, например световода 24, входное окно которого расположено напротив щелевой диафрагмы 21 и имеет размеры , достаточные дл  захвата всего светового потока, проход щего через диафрагму 21. Световод 24 изогнут таким образом, что центр симметрии его выходного окна лежит на оси вращени  цилиндра 11. За выходными окнами световодов 23 и 24 расположены соответственно фотоприемники 25 и 26.

Формирователь 3 пр моугольнь1Х сигналов состоит из подключенньк к выходам фотоприемников считывающей головки двух цепочек из последова- тельно вклаоченных истокового (змиттерного, катодного) повторител усилител  и порогового устройства, например триггера Шмитта. При этом порог срабатывани  порогового уст- ройства цепочки дл  обработки сигна- ла 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. По- скольку амплитуды сигналов пропорциональны максимальным плсщад м затемненных участков, .попадающим через диафрагму в поле зрени  фотоприемника , то сигнал от стрелки в

064

несколько раз превосходит по амплитуде паразитные.

Селектор 4 временных положений фронтов импульсов выполнен нз двух схем фиксац11и фронтов импульсов от нулевого штриха и стрелки (фиг, 3). Перва  из них состоит из дифференцирующей цепочки 27, на вход которой включен выход формировател  пр моугольного сигнала от фотоприем шка 25, а выход соединен с входом двух , диодных ограничителей 28 и 29 с усилител ми (например, в виде транзисторных ключей), вьщел ющими импульсы разной пол рности, выход ограничител  28 соединен со счетным входом триггера 30, а выход ограничител  29 через инвертор 31 - счетным входом триггера 32, одноименные выходы триггеров 30 и 32 соединены с одними из входов соответственно схем . 33 и 34 совпадени , к вторым входам последних подключены соответственно выход инвертора 31 и выход ограничител  28. Схема фиксации фронтов импульсов от стрелки состоит из .тех же элементов, за исключением триггеров и схем совпадени .

Выходы обенх схем селекцннг подключены к входам измерител  5 временных интервалов. Последний состоит из трех счетчиков импульсов со схемами из 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 h - число периодов усреднени  результатов измерени , а также между передними, и задними фронтами импульсов .от реперного штриха и стрелки за те же п периодов усреднени .

ьгаислительное устройство 6, рас-., рчитывает погрешность показани  индикатора в каждой повер емой точке по формуле

u (A-B) CD E ,

и п .N ;+Z:N,;.

) .

. 2.fJoi

- номер периода измерени 

П - количество периодов измерени ;

NO;количества счетных импульсов , соответствуюпхие вре- . менному интервалу соответственно между передними и задними фронтами импульсов от реперного штриха и стрелки при i -м обороте; количество счетных импульсов , соответствующее i -му обороту,

в - дробна  часть отношени  величины образцового перемещени  измерительного стержн  повер емого индикатора к номинальному значению перемещени , соответствующего одному обороту стрелки-,

С - количест &о делений шкалы$ В - цена делени  шкалы (например , мкм)

Б - номинальное значение вели- . чины перемещени  измерительного стержн , соответствующее угловому смещению ре- первого штриха от нулевого, мкм.

Например, дл  индикатора часового а по ГОСТ 577-68 задано образцоперемещение 1,80 мм, значени  0,852, G -100, D - 10 мкм, за ре- ный штрих прин т 95-й, т.е. . 50 мкм. Так как один оборот елки соответствует номинально .

1 мм, то В 0,800, и, следовательно, 35 штриха и стрелки, а также между двум  последовательными короткими импульсами от передних (или задних) фронтов импульсов от реперного штрипогрешность показаний в этой точке по формуле (1) Л 2 мкм.

Генератор 7 счетных импульсов генерирует импульсы с частотой повто-

mCD

ха пг.вер емого прибора ( U о

40 Числа И „; , N.

и N,

{-

(2)

п, , , и «о; могут определ тьс  за любое заданное Р число периодов усреднени  (оборотов барабана 14). Далее эти числа ввод тс  в вычислительное устройство 6,

где м - число оборотов барабана 14

считывакицей головки за 1 cj 45 которое рассчитьшает по формуле (1)

k - цена одного импульса, мкм. Устройство дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой работает следукщим образом.

погрешность показаний индикатора в каждой повер емой точке. Эти значени  высвечиваютс  на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаютс  на бумажной ленте цифропепогрешность показаний индикатора в каждой повер емой точке. Эти значени  высвечиваютс  на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаютс  на бумажной ленте цифропе„ ., . таютс  на оумажнои ленте цифропеПовер емый прибор 18 устанавлива- .т ющим устройством 9. Указанньй

етс  в центрирующую втулку 17, а . повтор етс  дл  каждой точки

последн   одеваетс  на барабан 14.

Запускаетс  двигатель 12, который

с помощью фрикционного колеса 13

поверки после перемещени  измери- т.ельного стержн  повер емого прибора

.. чч соответствующее положение посредстприводит во вращение цилиндр 11,за- .,

- мн до„ узла образцовых сигналов. лшгаютс  лампы осветител  16.

Перед поверкой производитс  Уста;- новка нулевого показани  повер емр

91066

го прибора. Дл  этого с помощью задатчика 1 образцовых сигналов перемещают измерительный стержень повер емого прибора до тех пор, по- 5 ка на табло устройства цифровой индикации не по витс  нулевое показание . При этом предварительно в вычислительное устройство ввод т величину В , т.е. величину смеще- 10 НИЛ реперного штриха от нулевого, мкм.

при пересечении щелевьп«1 диафрагмами 20 и 21 соответственно изображений нулевого штриха и стрелки на 15 выходах фотоприемников 25 и 26 по вл ютс  импульсы (фиг. 40

и

г

и

26

), которые в формирователе 3

5

пр моугольных сигналов преобразуютс  в пр моугольную форму (, ), 0 Из этих сигналов селектором 4 вре-. менных положений фронтов импульсов вырабатьшаютс  кратковременные импульсы , соответствующие передним и задним фронтам импульсов от реперного штриха (U к (i )и стрелки (U и (J ™ ) . Эти импульсы используютс  в измерителе 5 временных интервалов в качестве стартстопных дл  определени  количества счетных импульсов генератора 7 ( (J, ) , уклады- во временные интервалы соответственно мелзду передними ( и j - N „; ) и задними ( U - N ; ) фронтами импульсов от реперного

штриха и стрелки, а также между двум  последовательными короткими импульсами от передних (или задних) фронтов импульсов от реперного штриха пг.вер емого прибора ( U о

Числа И „; , N.

и N,

п, , , и «о; могут определ тьс  за любое заданное Р число периодов усреднени  (оборотов барабана 14). Далее эти числа ввод тс  в вычислительное устройство 6,

погрешность показаний индикатора в каждой повер емой точке. Эти значени  высвечиваютс  на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаютс  на бумажной ленте цифропетаютс  на оумажнои ленте цифропе т ющим устройством 9. Указанньй

поверки после перемещени  измери- т.ельного стержн  повер емого прибора

Фиксаци  временных положений фронтов импульсов от реперного штри

Xd производитс  разом.

Соответствующий сигнал от форьш- ровател  пр моугольных сигналов ( О i ) подаетс  на вход дифференци- рующей.цепочки 27. Полученные кратковременные импульсы разной пол рности (Ujj ) раздел ютс  по пол рности и формируютс  диодными ограничител ми 28 () и 29 (и,, ) с усилител ми . Выделенные ограничителем 28 импульсы подаютс  на счетный вход триггера 30, а ограничителем 29 после изменени  пол рности инвертором 31 (и,,) - на счетный вход триггера 32. Триггеры 30 и 32 вырабатывают пр моугольные селекторные импульсы (и,о и ) , которые подаютс  соответственно на входы схем 33 и 34 совпадени  ( U и 0,4 ДРУгие входы схем 33 и 34 совпадени  подаютс  соответственно импульсы с инвертора 31 и ограничител  28. В результате на выходах схем 33 и 34 выдел ютс  импульсы, соответствующие соответственно переднему и заднему фронтам импульса от реперного штриха

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 

30 ки, расположено на оси вращени  цилиндра, а сама система жестко скреплена с цилиндром, угловой размер входного окна второй системы меньше углового рассто ни  между дв м  штрихами, смежными с реперным, фотоприемники установлены напротив выходных окон собирающих с стем, выходы Фотоприемников подключены к блоку регистрации, который вьтолнё н

углового положени  стрелки помимо по- -,

вьшени  точности измерени  позвол - 40 виде .последовательно включенных

ет производить поверку прибора в формировател  пр моугольЕГых импульсов , селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерител  временных интервалов и вычислител .

любых точках его шкалы, что также повышает точность и качество поверки .

Claims (2)

1. Устройство дл  поверки стрелочных приборов с круговой шкалой, содержащее осветитель, задатчик об- разцовых сигналов, считывающую головку с фотоприемниками и датчиком единичных угловых приращений и блок регистрации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности поверки, считывающа  головка выполнена в виде далиндра, устанавливаемого с возможностью вращени 

0

5

соосно со шкалой повер емого прт1бо ра, и оптической cucTeNrhi npHNforo изображени , содержаще , например, последовательно устагговленные и оптически св занигле объектив, закрепленный в одной торцовой стенке цилиндра, обращаемой к шкале, оптическа  ось объектива ориен.тироБат а по направлению оси вращени  цилиндра , плоскость предметов объектива совмещена с поверхностью шкалы, и призму Дове, две закрепленные на другой торцовой стенке цилиндра в пространстве изображений объекти-.

5 ва щелевые диафрагмы, продольные оси которых ориентированы по одноггу и тому же радиусу цилиндра, проход щему через оптическую ось об7 ектИБа, одна из диафрагм предназначена дл  оптического сопр жени  с изображе-. нием реперного штриха шкалы, а друга  диафрагма выполнена с изображением стрелки, две собирающ1 $е оптически cиcтe Ы, например световоды, входные окна систем сопр жены со- ответственно со щелевыми диафрагмами, выходное окно первой системы,.св занной с диафрагмой, предназначенной дл  сопр жени  с изображе(1Ием стрелки , расположено на оси вращени  цилиндра, а сама система жестко скреплена с цилиндром, угловой размер входного окна второй системы меньше углового рассто ни  между двум  штрихами, смежными с реперным, фотоприемники установлены напротив выходных окон собирающих с стем, выходы Фотоприемников подключены к блоку регистрации, который вьтолнё н

0

5

формировател  пр моугольЕГых импуль5

Q 5

сов, селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерител  временных интервалов и вычислител .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что селектор временных положений фронтов импульса от реперного штриха содержит Дифференцирующую цепочку, два д годных ограничител , подключенных к дифференцирующей цепочке, два триггера, один из которых подключен гчетн 1 ; входом непосредственно к выходу соответствующего диодного ограничител , а другой - через инрертор, две схемы совпадени , первые иходы которых

9125910610

подключены к одноименным выходам ственно к выходу инвертора и перво- триггеров, а вторые входы - соответ- го диодного ограничител .

Фмг..З