SU1756756A1 - Устройство дл определени параметров вращени объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  параметров вращени  объектов . Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет исключени  вли ни  дестабилизирующих факторов на результаты измерени . Через элемент привода 7 вращение вала 8 передаетс  полому цилиндру 5 с пол ризатором 4, который модулирует интенсивность пучков лучей, Проход щих через него. ЭВМ по сигналам фотоприемных блоков 6 и 13 рассчитывает параметры вращени . 1 ил.

Description

Изобретение относится к'измерительной технике и, в частности, к измерению угла поворота, числа оборотов, угловой скорости и ускорения вращающихся объектов.

Известны устройства для регистрации углового положения вала. Например, известно устройство;действие которого основано на 'йсйользовании датчика, выполненного в виде секторного диска; прикрёпляемого к валу или другому контролируемому объекту, который вращается вок* ’ руг оси. Секторы на поверхности диска этого устройства имеют различные оптические свойства. Излучатель освещает секторный диск и отраженный от него луч, кодируемый секторным изображением, направляют на группу фотоприемников, которые вырабатывают переменные выходные сигналы в соответствии с количеством поступившей на них световой энергии. Сигналы фотоприемников преобразуются в ряд Цифровых сигналов, характеризующих определенное вращательное положение вала. Вычислительный блок определяет по этим сигналам угловое положение вала.

Недостаток этого устройства заключа15 печения малой (неглубокой) модуляции вращающимся диском интенсивности светового луча, направляемого на фотоприемники. Другой недостаток этого устройства объясняется использованием в качестве регистрируемого сигнала величины, пропорциональной лучистой энергии, поступающей от излучателя. В этих условиях колебания энергии излучателя, вызываемое; например, его'старением или внешними случайными воздействиями, будут приводить к весьма значительным погрешностям измерений.

Известно также устройство, которое содержит источник света. Оптические системы, три поляризатора, светоделитель и два фотоприемника. Луч, вырабатываемый ис; точником света, через оптическую систему направляют на поляризатор, связанный с контролируемым объектом. Прошедший через поляризатор луч попадает на светоделитель и делится им на два луча с Одинаковой интенсивностью, каждый из которых проходит через поляризатор, оптическую систему и попадает на фотоприемник. Недостатком этого устройства является возможность влияния внешних факторов на стабильность его работы и, как следствие, невысокая точность измерений и ограниченность их диапазона. ‘

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов.

Сущность изобретения заключается в том, что его элементы, подверженные внешним воздействиям, размещены внутри полого цилиндра, кинетически связанного с контролируемым объектом, и что измеряемым параметром, является относительная интенсивность, неподверженная внешним воздействиям и флуктуациям. Отличительными признаками предложенного устройст10 ва является то, что оно снабжено полым цилиндром, предназначенным для установки в корпус с возможностью вращения вокруг оптической Оси устройства, поляризатор жестко скреплен с полым цилиндром и установлен между первым фотоприемным блоком и светоделителем, первый фотоприемный блок Окрёплен с корпусом так, что его входное окно расположено внутри полого цилиндра, а второй фотоприёмный блок оптически связан с источником коллимированного плоскополяризованного излучения через светоделитель.

На чертеже изображено устройство, сечение.

Устройство для определения параметров вращения объектов содержит лазер с ется в его малой точности по причине рбес- оптической системой 1, на оптической оси которого последовательно размещены светоделители (полупрозрачное зеркало) 3, по30 ляризатор 4, заключенный в полый цилиндр 5, и измерительный фотоприемный блок с оптической системой 6. Полый цилиндр 5 содержит элемент привода 7, например, шестерню, шкив или прижимной ролик, прово35 дящий полый цилиндр 5 соприкосновение непосредственно или через редуктор с контролируемым объектом, например, валом 8, и подшипники 9. обеспечивающие полому цилиндру 5 с поляризатором 4 свободное вращение в корпусе 10, который крепится к неподвижному основанию (не показано) по месту установки, для чего он снабжен двумя отверстиями 11. За подшипниками 9 на полом цилиндре 5 установлены уплотнитель45 ныё манжеты 12. Сбоку От полупрозрачного зеркала 3 помещен опорный фотоприемный блок с оптической системой 13. Лазер 1 и фотоприемные блоки 6 и 13 соединены электрическими'проводами 14 с электронным 50 блоком 15, в состав которого входят; устройства анализа сигналов, источники питания, датчик времени и ЭВМ. Подшипники 9 и манжеты 12 закрыты крышками 16 и 17. Лазер 1, полупрозрачное зеркало 3 и блоки фотоприемников 6 и 13 укреплены в корпусе

10.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 10 крепят к неподвижному основанию так, чтобы элемент привода 7 прихо40 дил в соединение с контролируемым валом 8. Включают электронный блок 15 и подают напряжение питания на источник 1 света, в качестве которого используется лазер. Источник 1 света вырабатывает плоскополяри- 5 зованный световой луч 18. который поступает на светоделитель 3 и делится им на два луча. Первый луч 18а, совпадающий по направлению с осью 2, проходит черГез ' поляризатор 4 и попадает на входное окно измерительного блока фотоприемнйков 6. Второй луч 186 выходит йз светоделителя 3 и падает на входное окно опорного блока фотоприемнйков13. .4.///;:

До начала использования предлагаемого устройства оп ределя ют градуировочную зависимость между углом поворота у? поляризатора 4 и относительной интенсивностью измерительного (I) и опорного (1₀) лучей (т.е. Ι/Io) для сетки углов, выставляемых дру- 20 гимн известными высокоточными способами. Полученную функциональную связь у> = =f(!/lo) вводят в память ЭВМ электронного блока 15. Затем проводят устройство в йс. ходное положение, при котором угол поворота φ поляризатора 4 равен нулю, что соответствует поступлению минимального . сигнала от измерительного блока фотопри- емников 6 в электронный блок Ί5. Приводят контролируемый вал 8 во вращение.

Через элемент привода 7 вращение вала 8 передается полому цилиндру 5 с поляризатором 4. При этом вращающийся поляризатор 4 модулирует интенсивность проходящего через него луча, в результате чего на выходе поляризатора 4 интенсивность луча 18в получает функциональную зависимость от угла поворота φ поляризатора 4 и измерител ьный блок фотоприемников 6 вырабатывает электрический сигнал I, поступающий в электронный блок 15 по электрическим проводам 14. Опорный блок фотоприемников 13 вырабатывает Опорный сигнал 1₀, также регистрируемый электронным блоком 15. Электронный блок 15 определяет отношение сигналов блоков фотоприемнйков би 13 как Ι/Ιο. после чего по заложенной в ЭВМ электронного блока 15 градуировочной функциональной связи, ЭВМ выдает сведения о значении угла поворота <р. . '

В устройстве предусматривается раздел ь н а я ре ги стр а ци я п ол но го числа четвертей оборота поляризатора 4 на данный момент времени и дополнительного непрерывного (текущего) значения угла поворота ^! у?н в пределах последней неполной четверти окружности. Из этого следует, что полный угол поворота на данный момент времени определяется из соотношения φ~π/2Ы+<рн, где N - число максимумов й минимумов сигнала I, зарегистрированных на данный момент времени.

Регистрируя число максимумов и минимумов сигнала I. а также значений непрерывного текущего угла <р», электронный блок 15 выдает сведения о величине полного угла поворота по приведенной формуле.

Число оборотов вала 8 определяется как целая часть величины Ν/4.

Используя датчик времени, электронный блок 15 в процессе вращения вала 8 определяет временную зависимость φ (ε) и, 15 Дифференцируя её по времени, определяет a) = d φ/dx- Αφ/Δχ- угловую скорость и £ = ¾ “ d² V’/dt² τι Δω/At - угловое ускорение.

¹ На табло электронного блока 15 может дополнительно высвечиваться полное число оборотов вала 8 на данный момент времени и число оборотов в единицу времени.

Повышение точности измерений в условиях автоматизированного производства с программным управлением обеспечивается предложенным устройством за счёт исключения влияния дестабилизирующих факторов, ' достигаемого помещением поляризатора 4 и 30 входного окна измерительного блока фотоприемников 6 в полый цилиндр 5. и использование в качестве измерительного параметра относительной интенсивности 1/1о модулируемого поляризатором ёёёта'.

Claims (1)

1. Формула изобретения’

   Устройство для определения параметров вращения объектов, содержащее корпус,установлённые в корпусе источник ^! коллимированного плоскополяризованного Излучения, светоделитель, два фотопрйемных блока, поляризатор, электронный блок, входы которого подключены К фотоприемным блокам, о т л и чающее с я тем, что, с целью повышения точности за счёт исключения влияния Дестабилизирующих факторов, оно снабжено полым цилиндром, предназначенным Для установки в корпус с возможностью вращения вокруг оптической 50 оси устройства, поляризатор жестко скреплен с полым цилиндром и установлен между первым фотопрЙёмныМ блрком И светоделителем, первый фотоприемный блок скреплён с корпусом тёк. что его входное окно 55 расположено внутри полого цилиндра, а второй фотоприемный блок оптически связан с источником коллимированного плоскополяризованного излучения через Светоделитель.