SU1753432A1 - Способ поверки стрелочного измерительного прибора и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов и устройство дл  его осуществлени  относ тс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности и производительности поверки аналоговых измерительных приборов. По способу, реализованному в устройстве, содержащем телевизионный датчик, блок кадрового запоминающего устройства , блок расчета координат, блок обработки и управлени , блок формировани  калиброванного сигнала, блок формировани  адреса, определ ют функцию преобразовани  угла поворота стрелочного указател  во входную измер емую величину . Погрешность определ етс  как разность между заданным значением образцового сигнала и пересчитанного по функции преобразовани . Дл  повышени  точности провод т совмещение системы координат изображени  и индикаторной части измерительного прибора и учет координатных искажений . Данное техническое решение может использоватьс  дл  поверки приборов с индивидуально изготовленными шкалами без строгой фиксации под телевизионным датчиком, позвол ет повысить точность за счет учета координатных искажений . 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при автоматизированных испытани х и поверке измерительных приборов со стрелочным указателем.

Известны способы и устройства автоматической поверки стрелочных приборов, ос- нованные на фиксировании момента совпадени  указател  повер емого прибора с отметками шкалы или определени  взаимного положени  указател  и отметок шкалы с помощью оптико-электронных преобразователей .

Недостатками  вл ютс  ограничение функциональных возможностей, низкое быстродействие , сложности в технической реализации .

Наиболее близким техническим решением ,  вл етс  способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов , где сканируют изображение индикаторной части измерительного прибора, запоминают изображение, задают дискретно возрастающий сигнал, запоминают второе изображение, соответствующее новому показанию прибора, вычитают одно изображение из другого, наход т угол поворота указател , по которому определ ют показани  стрелочного прибора, и вычисл ют погрешность измерени .

vj ел

СО

4

СО Ю

Известное устройство содержит повер емый прибор, передающую телевизионную камеру (датчик), блок программно-управл емого сканировани , блок обработки и управлени , которое реализует описанный способ

Однако данный способ и устройство имеют следующие недостатки Способ и устройство предназначены дл  приборов с априорно известными значени ми координат повер емых отметок Кроме тогъ, при данном способе требуетс  строга  фиксаци  прибора во врем  измерений и высока  помехоустойчивость системы, так как в противном случае в результате вычитани  разностный массив не даст изображени  указател  в двух положени х, а будет содержать кроме массивов указател  и два массива шкал, достоверность поверки падает. Данный способ не применим дл  приборов с индивидуально изготовленными шкалами, так как не предусматривает определени  положени  отметок шкал

Цель изобретени  - ускорение процесса поверки при одновременном повышении ее точности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе автоматической поверки стрелочных измерительных приборов устанавливаетс  св зь между положением отметки шкалы и соответствующей измер емой величиной , что достигаетс  определением углов поворота стрелочного указател  при сканировании индикаторной ча сти стрелочного прибора по ее свободному полю и по стрелочному указателю, а расчетное значение входного сигнале дл  координат каждой отметки шкалы определ ют интерпол цией. При наличии неоднозначности положени  прибора устанавливаетс  св зь между координатами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами реперных отметок. При наличии координатных искажений устанавливаетс  св зь между координатами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами отметок дополнительной шкалы

На фиг. 1-6 приведены схемы дл  иллюстрации предлагаемых способа и устройства .

Дл  установлейи  св зи между положением отметки шкалы и соответствующей измер емой величиной определ ют функцию преобразовани  угла поворота стрелочного указател  во входную измер емую величину:

са f(Ai),(1)

где ел - угол поворота стрелочного указател ;

А - значение, соответствующее входной измер емой величине

Функци  (1) определ етс  следующим образом.

На измерительный стрелочный прибор

подают от формировател  калибровочного сигнала дискретно возрастающий сигнал, замер ют значени  углов указател , соответствующих каждому из значений входного сигнала, дл  чего сканируют изображение индикаторной части стрелочного измерительного прибора по свободному полю 1 и указателю 2, что обеспечиваетс  выбором траектории сканировани  3 (фиг.2).

Получают табличное значение функции (1), котора  запоминаетс , После чего сканируют изображение индикаторной части стрелочного измерительного прибора по отметкам шкалы 4 и определ ют значени  углов, соответствующих каждой отметке .

Затем по функции преобразовани  и значени м углов, соответствующих отметкам шкалы, методом линейной интерпол ции , принима  значени  функции (1) за базовые, пересчитывают значени  углов отметок шкалы в значени  входного калибровочного сигнала, что соответствует измеренным значени м входной величины

(Акш).

Каждой из отметок шкалы соответствует заданное значение образцового сигнала АО. Погрешность определ етс  как

35

б Акш - АО.

(2)

Дл  повышени  производительности поверки, при наличии неоднозначности положени  прибора под телевизионным датчиком , устанавливаетс  св зь между координатами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами реперных отметок индикаторной части измерительного прибора.

Индикаторна  часть измерительного прибора и изображение в декартовой системе координат,

На индикаторной части стрелочного измерительного прибора задаютс  отметки, прин тые за реперные, координаты которых известны. После сканировани  изображени  определ ютс  координаты реперов и

коэффициенты преобразовани  заданного положени  индикаторной части измерительного прибора в изображение в виде переноса А и В, поворота а. , изменени  масштаба АВ АВ (фиг 3)

Масштабный коэффициент определ етс  по формуле

,

LAB

(3)

где ХА, Хв, YA, YB - координаты реперных отметок изображени ;

Хд, Хв, YA, YB - координаты реперных отметок индикаторной части измерительного прибора;

LAB - рассто ние между реперами А и В индикаторной части измерительного прибора;

LAB - рассто ние между реперами А и В изображени .

Разворот координатной системы изображени  относительно координатной системы индикаторной части стрелочного измерительного прибора определ етс  по формулах

sin a

АУАВ;с08а АХАВ

LABLAB

(4)

Сдвиг начала координатной системы изображени  относительно координатной системы индикаторной части стрелочного измерительного прибора определ етс  по формулах

a ХА - (Хд cos a- YA sin a)1

таb YA-(XAslna + YACOSCT)- ,

W

л ют координаты отметок. Шкала с помощью отметок разбиваетс  на зоны (фиг.5). Дл  зоны, представл ющей собой пр моугольник , с координатами узлов Хп, Yn,

Xn+1, Yn+i, Xn+2, Yn+2, Хр+з, Yji+з координаты изображени  , п, Хп+1, Yn+i, Xn+2. Yn+2. Xn+з, п-кз, точка с координатами Хт, YT будет иметь изображение XT, YT.

Дл  пр мого преобразовани  - перехода от координат изображени  XT, YT к координате индикаторной части измерительного прибора Хт, YT необходимо Хт, YT отнести к соответствующей зоне шкалы и определить Хт, YT методом линейной интерпол ции по формулах (фиг.5)

Хт Хп + (Хт - aXf)/Mx,

YT Yn-M + (YT-ayffi)/My.(7)

где axf, ayf+i - координаты линии пересечени  пр мой, проход щей через точки XT, YT с пр мыми, проход щими через узлы, MX, My - масштабный коэффициент.

axf 1 - axf... ayf i - ayf . . MX -о:-- : My v v . . (8)

Хл - 2 Хп

Yn - Yn 1

Дл  обратного преобразовани  перехода координат индикаторной части измерительного прибора Хт, YT к изображению Хт, YT служат формулы

35

Хт axf + (Хт - Хп)-Мх, Yx - аум + (YT - Yn+i)-My.

(9)

где а - сдвиг по оси X; b - сдвиг по оси Y.

Использу  коэффициенты, перевод координат любой точки индикаторной части измерительного прибора (Xi, YI) в координаты изображени  (Xi, YI) производитс  по формулах

Xi-(Xicosa- YI sin a) -j. + a,

Yi (Xisln a+Yicos a) (6)

При наличии координатных искажений дл  повышени  точности поверки устанавливаетс  св зь между координатами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами дополнительной школы. В поле зрени  телевизионного датчика помещают дополнительную шкалу (фиг.4) с известными координатами калибровочных отметок, сканируют изображение и опредеУстройство дл  осуществлени  способа содержит последовательно соединенные телевизионный датчик 1, стрелочный измерительный прибор 2, кадровый эапоминающий блок 3, формирователь 4 сигналов координат угловых положений отметок шкалы и стрелочного указател , формирователь 5 управл ющих сигналов, формирователь 6 калибровочного сигнала, формирователь 7

адреса (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом .

Изображение индикаторной части стрелочного измерительного прибора 2 проецируетс  на фоточувствительную поверхность телевизионного датчика 1, изображение записываетс  в кадровый запоминающий блок 3. В пам ть формировател  5 управл ющих сигналов записаны координаты отметок дополнительной шкалы, реперных отметок, координаты траектории сканировани  индикаторной части измерительного прибора, по которым в формирователе 7 адреса формируетс  адрес сканировани  изображени , записанного в кадровый запоминающий блок 3, Траектори  сканировани  формируетс  с учетом координатных искажений (уравнение (9), а также возможных перенос, поворот, изменение масштаба индикаторной части измерительного прибора (уравнени  (3)-(6)).

Информаци  с выхода кадрового запоминающего блока 3 поступает в формирователь 4 сигналов координат угловых положений отметок шкалы и стрелочного указател , где происходит расчет координат отметок и указател .

Значени  координат отметок и указател  поступают в формирователь 5 управл ющих сигналов, где проиг- удитс  обработка текущей информации, вырабатываетс  управл ющий сигнал, подаваемый на формирователь 6 калибровочного сигнала, с выхода которого сигнал подаетс  на стрелочный измерительный прибор 2.

Предлагаемый способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов реализован в следующем устройстве (фиг.б).

Телевизионный датчик формирует полный телевизионный сигнал, который преобразуетс  к виду, позвол ющему осуществить поэлементную запись сигнала изображени , следующим образом. С выхода телевизионного датчика 1 (например телевизионна  камера КТП-63) видеосигнал поступает на вход квантовател  2, в котором видеосигнал квантуетс  по двум уровн м, соответствующим Лог.О или Лог,1 в зависимости от  ркости (реализован на компараторе КР521 СА4).

Квантованный по уровню сигнал поступает на информационные входы первого или второго регистров сдвига (К 531 ТМ9П) устройства 3 кодировани  телевизионного сигнала. В зависимости от того, по какому полукадру идет запись информации в кадровом запоминающем блоке, по сигналу счетчика (К 155ИЕ7) открываетс  один из регистров. Параллельный код с выхода каждого из регистров через шинный формирователь (К 589АП26), регистр (К 589 ИР 162), мультиплексор (К 555КП2) поступает на входы данных ОЗУ 4 кадрового запоминающего блока. Запись информации в ОЗУ кадрового запоминающего блока идет по адресу, сформированному счетчиком (К 155ИЕ7) по сигналу Пуск с формировател  управл ющих сигналов

В устройстве используютс  служебные команды полного телевизионного сигнала, дл  синхронизации работы используютс  тактовые сигналы генератора 5 тактовых импульсов

Считывание информации из кадрового запоминающего блока идет следующим образом .

Формирователь управл ющих сигналов

формирует адрес, который подаетс  на вход ОЗУ через шинный формирователь (К 589АП26), принимаетс  информаци  поданному адресу также через шинный формирователь .

0 Оперативное запоминающее устройство кадрового запоминающего блока построено на микросхемах К565 РУ53.

В качестве формировател  управл ющих сигналов используетс  микро-ЭВМ

5 МС 1201-02.

Предлагаемый способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов реализован следующим образом.

В поле зрени  телевизионного датчика

0 помещаетс  дополнительна  шкала с известными координатами отметок, Изображение шкалы сканируетс  по окнам, задаваемых формирователем адреса, анализируютс  разр ды каждого 16-разр дно5 го слова, задаваемых данным адресом, и при наличии Лог.1 в одном из разр дов запоминаетс  координата каждой Лог.1 формирователе сигналов координат угловых положений отметок шкалы. Так

0 определ ютс  координаты отметок дополнительной шкалы, которые записываютс  в запоминающее устройство формировател  управл ющих сигналов. Затем в поле зрени  телевизионного датчика помещаетс 

5 стрелочный измерительный прибор. Сканируют изображение индикаторной части измерительного прибора в следующей последовательности1 сканируют реперы по окнам, адрес сканировани  задаетс  фор0 мирователем адреса по индикаторной части измерительного прибора. Определ ют координаты реперов в формирователе сигналов координат угловых положений отметок шкалы стрелочного указател  по ним преоб5 разование типа переноса, поворота, изменени  масштаба,

Так как траектори  сканировани  задаетс  по координатной системе индикаторной части измерительного прибора, то дл 

0 перехода к системе координат изображени  координаты траектории сканировани  преобразовываютс  в следующей последовательности: преобразование типа переноса, поворота, изменени  масштаба, обратные

5 преобразовани , что позвол ет сформировать траекторию сканировани , проход щую через середину отметок шкалы в виде ломаной линии или окружности, а также по свободному полю и указателю, и получают координаты отметок шкалы и указател . Дл 

расчета угла поворота указател  провод т пр мые преобразовани  и преобразовани  типа переноса, поворота, изменени Гмасш- таба, что позвол ет перейти от изображени  к индикаторной части измерительного прибора.

Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов позвол ет снизить врем  поверки много- шкальных стрелочных измеритеЯьнйх приборов с количеством отметок около 150, ориентировочно в п ть раз, повышаетс  эффективность контрол  за счет увеличени  точности поверки, снижаетс  трудоемкость.

Claims (4)

1. Способ поверки стрелочного измерительного прибора, включающий определение координат угловых положений стрелочного указател  дл  ступенчато возрастающих значений калиброванного сигнала , определение координат угловых положений отметок шкалы сканированием шкалы индикаторной части стрелочного измерительного прибора и определение ошибки дл  каждой отметки шкалы по разности ее номинального и расчетного значений входного сигнала, отличающийс  тем, что, с целью ускорени  процесса поверки при одновременном повышении ее точности , определение координат углов поворота стрелочного указател  осуществ л ют сканированием, индикаторной части стрелочного прибора по ее свободному полю и по стрелочному указателю, а расчетное значение входного сигнала -дл  координат каждой отметки шкалы определ ют интерпол цией по заданному значению калиброванного сигнала дл  ближайшего углового положени  стрелочного указател ,

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что устанавливаютсв зь между координатами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами реггерных отметок на индикаторной части измерительного прибора.

3.Способ по п.1,отличающийс  тем, что устанавливают св зь между координатами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами отметок дополнительной шкалы.

4.Устройство дл  поверки стрелочного измерительного прибора, содержащее телевизионный датчик, расположенный против индикаторной части стрелочного измерительного прибора, и формирователь управл ющих сигналов, подключенный первым выходом к управл ющему входу формировател  калибровочного сигнала, соединенного выходом с входом стрелочного измерительного прибора, от л и чающеес  тем, что, с целью ускорени  процесса поверки при0 одновременном пЬв еТ ии точностй;1 ё4него введены формирователь сигналов координат угловых положений отметок шкалы и стрелочного указател , подключенный выходом к входу формировател  управл ющих сигналов, кадровый запоминающий блок,

подсоединенный первым входом к выходу телевизионного датчика, и формирователь адреса, соединенный входом с вторым выходом формировател  управл ющих сигналов , причем формирователь сигналов

координат угловых положений отметок шкалы и стрелочной указател  подсоединен первым входом к выходу кадрового запоминающего блока и соединен вторым входом с выходом формировател  адреса, подключенным к второму входу кадрового запоминающего блока.

tf

Фи&З

п+г ул+г

ffw+f

Хг,Ут

0yt