SU781875A1 - Способ поверки преобразователей угла поворота вала в код - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОВЕРКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ. УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

1

Изобретение относитс  к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  первичной . и периодической поверки высокоточных преобразователей угла в код. 5.

Известны способы поверки преобразователей угла в код, состошдие в измерении с заданной погрешностью поворотов вала относительно корпуса преобразовател , соответству1с дих каждому Ю из последовательных кодовых сигналов на его выходе. Дл  этого в современном приборостроении используютс  гониометры общего применени  .

Недостатками поверки с помощью го-15 ниометров ЯВЛЯЮТСЯ больша  трудоемкость операций, зависимость качества поверки от квалификации измерител  и неизбежность личных ошибок, требование обеспечить, с высокой точностью 20 соосность вращени  вала преобразовател  и алидады гониометра, ограниченна  разрешающа  способность и точность гониометров, используквдих разделенный круг в качестве рабочей ме- 15 ры угла.

Известен способ измерени  углов посредством лазерных гирометров, заключающийс  в суммировании периодов выходного сигнала непрерывно врааданмаве- 30

гос  гирометра в течение поворота на шйёрйёмай УГОЛ.Существует область скоростей вращени , определ ема  параметрами конкретного гирометра, где зависимость числа периодов N от угла поворота 9 линейна

(1)

k Q cos (f ,

N

где k - масштабный коэффициент гирометра ,

осью чувствительности гирометра .

Достоинствами способа измерени  углов посредством лазерного гирометра  вл ютс  высока  разрешающа  способность и точность (погрешность пор дка сотых долей УГЛОВОЙ секунды при использовании прецизионных гирометров), автоматичёский съем изме ительной информации посредством электронных счетчиков импульсов, независимость погрешности измерений от стабильности вращени  и диапазона линейности зависимости Н(Й) отсутствие требований к центровке гирометра относительно оси вращени  .

Однако .при малых скорост х вращений йЬзййкает синхронизаци  (захват) частот двух волн лазерного излучени , распростран ющихс  встречно по периметру кольцевого резонатора гирометра . В области синхронизации частот периодический выходной сигнал, содерлсащий информацию об угле поворота гирометра , отсутствует и по вл етс  лишь при увеличении скорости. Таким образом, это  вление определ ет нижнюю границу допустимых угловых скоростей . Верхний предел скорости вращени  вала фотоэлектрического преобразовател  угол-код относительно корпуса устанавливаетс  ростом погреш ности съема информации. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  способ измерени  углов, в котором формируют периодический сигнал с чадтотой, пропорциональной скорости вращени  преобразовател  относительно медленно вращающегос  объекта (опоры угол поворота которого нужно измерить Периоды выходного сигнала преобразовател  суммируют в течение его поворота на измер емые углы и в течение полного оборота. Результат измерени  определ ют из .соотношени  количества периодов выходного сигнала преобразовател  при повороте его на измер емый угол к количеству периодов при повороте на полный оборот. Формирование периодических сигналов с частотой, пропорциональной скорости вратцени  преобразовател , осуществл ют с помо щью гирометров З , Недостаток такого способа заключа етс  в .том, что любое изменение угло вой скорости вращени  преобразовател ( rHpOMeTpaj относительно объекта, на котором он установлен (опоры), ведет к увеличению погрешности измерений. Это увеличение погрешности  вл етс  следствием того, что результат измерени  определ етс не полным вращени ем гирометра, а лишь одной из его со ставл ющих - вращением опоры, на которой он установлен. Друга  составл  юща  (вращение гирометра относительн опоры)  вл етс  всйомогательной и .не обходимой дл  того, чтобы скорость Суммарного, вращени  превышала нижнюю границу допустимьос дл  используемого гирометра угловых скоростей. Таким образом, возможность измерений при произвольно медленном вращении опоры достигаетс  за счет утраты одного из оёно:|ных достоинств способа измерений углов посредством лазерных гирометров - независимости погрешности о стабильмбсти вращени . Цель изобретени  - повышение точности поверки преобразователей угла в код. Поставленна  цель достигаетс  тем чт6 одновременно формируют периодиче кие сигналы с частотой, пропорционал ной скорости вращени  корпуса прёобазовател , отличной по модулю, но совпадающей по знаку со скоростью вращени  его вала, суммируют количество N и Nj периодов обоих сигнаов за одинаковые интервалы времени с момента по влени  начального кода преобразовател  до каждого из последующих i моментов смены кодов в течение полного оборота вала преобразовател  относительно его корпуса, одновременно суммируют количество периодов N,} и N4 обоих сигналов за каждый полный оборот ваЛа и корпуса преобраэоватёл  в течение времени поверки, а угловое положение вала CL, соответствующее каждой смене кодов преобразовател , определ ют по формуле (угл.с) 1,296 ai N4 дл  уменьшени  погрешности поверки можно использовать известный прием усреднени  результатов нескольких 1 измерений дл  одного и того же момента .смены кодов . 1«т.d: (угл.с.) 1,296 Формирование периодических сигналов осуществл етс  с помощью гирометров . Такой способ поверки преобразователей угла в код позвол ет осуществить независимый выбор угловых скоростей как самих гирометров, так и вращени  вала преобразовател  относительно корпуса. Выбор меньшей Йд, из угловых Скоростей гирометров определ етс  необходимым дл  выхода на линейный участок зависимости N(6) удалением от зоны синхронизации частот. Условие выбора большей Л g, из угловых скоростей гирометров состоит в том, чтобы разность (Лр-Яд,) не превышала допустимого предела Я. „ругловой скорости относительно вращени  вала и корпуса преобразовател . В данном способе измерений быстрое вращение каждого из гирометров  вл етс  основным движением, за счет которого происходит измерительное преобразование угла. Медленное относи- , тельно корпуса вра1чение вала преобразовател  образуетс  как разность этих двух вращений. Вследствие это-, го становитс  возможным одновременно устранить требовани  к стаб.ильности вращени  гирометров, т. е. получить независимость погрешности измерений от изменений угловой скорости, и получить произвольно медленное вращение вала преобразовател  относительно корпуса. На чертеже представлена структурна  схема устройства. Устройство содержит гирометр 1, вращающийс  совместно с валом. 2 повер емого преобразовател , гирометр 3, вращающийс  совместно с его корпусом 4, блок 5 временных селекторов блоки б и 7 электронных счетчиков, блок 8 оперативной пам ти, цифропечатающую машину 9, микро-ЭВМ 10. Дл  фиксации моментов, соответствующих полным оборотам ка:ждого из гирометров , устройство содержит фотоприемники 11 и 12, установленные неподвижно относительно вращающихс  узлов. Расположение фотоприемника 11 таково, что в моменты, соответствующие некоторому произвольному, но повтор ющемус  на каждом обороте положению ги- рометра 1, его светочувствительна  поверхность засвечиваетс . Фотоприемник 12 расположен аналогичным образом относительно гирометра 3. Выходы обоих гирометров соединены (например через кольцевые токосъемники) со входами блоков 6 и 7 электронных счет иков . Выход преобразовател  угла в код соединен со входами блока 5 временных селекторов, цифропечатающей машины 9 и микро-ЭВМ 10. Выходы фотоприемников 11 и 12 соединены со входами блока 5 временных селекторов. Выходы блока 5 соединены со входами блоков 6 и 7 электронных счетчиков и со входом блока 8 оперативной пам ти . Выходы блока 8 соединены со . входами цифропечатающей машины 9 и микро-ЭВМ 10.

Устройство поверки преобразователей работает следующим образом.

Гирометр 1, скрепленный с валом 2 повер емого преобразовател , приводитс  во вращение. Гирометр 3, скрепленный с корпусом 4 преобразовател , приводитс  во вращение в,ту же сторону , что и Гирометр 1, но с другой угловой скоростью, в момент по влени  на выходе преобразовател  импульса , означающего смену кода, с выхода блока 5 временных селекторов навходы блоков б и 7 электронных счетчиков одновременно поступает сигнал, разрешакиций счет количества периодов, выходных сигналов гирометров 1 и 3.. В момент следукнцей смены кода преобразовател  с выхода блока 5 на блоки 6 и 7 одновременно поступают сигналы, которые фиксируют полученные к этому моменту суммы периодов сигналов с гирометров 1 и 3 путем передачи их в виде параллельного кода в блок 8 оперативной пам ти. Из блока 8 числа, равные числу периодов выходных сигналов гирометров 1 и 3 за врем  данного I измерени , в виде параллельного кода передаютс  на цифропеч такадую машину 9 дл  непосредственного контрол  результатов и на микро-ЭВМ 10, посредством которой производитс  вычисление результатов поверки. В последующие моменты смены кодов преобразовател  взаимодёйствие узлов и блоков происходит аналогично.

Количество периодов выходных сигналов гирометров 1 и- 3 за врем  пол781875

ных оборотов каждого из них формиру|етс  следующим образом.

В момент, когда пучок излучени  из резонатора гирометра 1 при его вращении попадает на светочувствительную поверхность Фотоприемника 11, на его. выходе Нормируетс  импульс, поступагощий на вход блока 5 временных селекторов. На выходе блока 5 при этом формируетс  сигнал, разрешающий счет периодов выходного сигнала

0 гирометра 1, который осуществл етс  в блоке б электронных счетчиков параллельно счету периодов того же сигнала за интервалы, определ емые сменой кодов преобразовател . Счет ос5 танавливаетс  в момент по влени  следующего импульса на выходе фотопри- . емника 11, когда гирометр 1 сделает полный оборот. Число, выражающее полученное количество периодов, фиксируетс  в блоке 8 оперативной па0 м ти, а счет количества периодов с выхода гирометра 1 начинаетс  вновь. Затем это число передаетс  на цифропечатак дую машину 9 и в. микро-ЭВМ 10. Аналогичным образом происходит вза5 имодействие фотоприемника 12 с гирометром 3, блоком 5 временных селекто- ров и блоком 7 электронных счетчиков.

Дл  идентификации результатов суммировани  количества периодов вы0 ходных сигналов гирометров с опреде .ленными кодами преобразовател  его выходной сигнал передаетс  на цифропечатающую машину 9 и микро-ЭВМ 10.

Поверка заканчиваетс , когда вал

5 2 довер емого преобразовател  совершит полный оборот относительно его корпуса 4.

Таким образом, предложенный способ поверки преобразователей угла в

0 ;код, обеспечивает погрешность поверки пор дка дес тых-сотых долей угловой секунды в зависимости от типа используемых гирометров при отсутствии требований к стабильности вращени , к центровке гирометров относительно оси

5 вращени  вала и корпуса преобразовател  и при автоматизации процесса поверки . Точность поверки по такому способу в несколько раз превьвиает точность серийных гониометров, кото0 рые примен ютс  в насто щее врем  дл  поверки преобразователей угла в код.

Claims (3)

1.Ильин р. с, и др.. Лабораторные оптические приборы. М., Машиностроение , .1966, с. 111-116.

2.Патент Франции № 1564780, кл. G 01 С, 1966.

3.Патент Франции № 1511089, кл. G 01 С, 1968 (прототип).