УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОШАГОВОГО ПОВОРОТА И ФИКСАЦИИ ОБЪЕКТА Российский патент 1995 года по МПК G01C11/02 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано при аэрофотосъемочных работах для поворота и фиксации аэрофотоаппарата при многомаршрутной съемке.

Известна установка для подвеса аэрофотоаппарата [1] в которой применен отдельный электродвигатель, включенный в цепь тока контактами центральной шестерни распределительного механизма аэрофотоаппарата и связанный с рамой для подвеса аэрофотоаппарата через передачу, управляющую как замыканием контактов цепи электродвигателя при разомкнутых контактах центральной шестерни, так и размыканием этих контактов цепи электродвигателя.

Недостатками известного устройства являются невозможность точной фиксации положения вала в процессе работы и аварийного срабатывания в экстренных случаях.

Изобретение позволяет повысить точность, быстродействие, надежность за счет исключения влияния вибрации на работу устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем поворотный вал, на котором крепится фотоаппарат, приводной механизм выполнен в виде не менее трех Y-образных магнитопроводов с катушками, расположенными по окружности коаксиально зубчатому колесу с зазором относительно него и с угловым шагом, равным величине заданного поворота объекта, причем поверхность каждого магнитопровода, обращенная к зубчатому колесу, выполнена зубчатой с шагом зубцов, кратным шагу зубчатого колеса, а узел фиксации вала выполнен в виде полого цилиндра с внутренней зубчатой поверхностью и расположенных с зазором внутри него не менее двух зубчатых секторов с размещенным между ними с натягом магнитом, при этом полый цилиндр и зубчатые сектора жестко связаны с поворотным валом и корпусом, а шаг их зубцов равен между собой.

Технический результат достигается также тем, что в устройство введен узел аварийного поворота вала, выполненный в виде двух стаканов, размещенных последовательно и соосно поворотному валу и обращенных днищем к зубчатому колесу, серповидной скобы, размещенной внутри первого стакана и шарнирно и эксцентрично соединенной одним концом с днищем второго стакана, и тела качения, размещенного в сквозном отверстии, выполненном в боковой стенке корпуса и введенном в контакт посредством вытяжного электромагнита с углублением, выполненным на наружной поверхности второго стакана, который выполнен с центральным отверстием для поворотного вала и соединен с корпусом с возможностью поворота относительно него посредством пружины кручения, концы которой закреплены соответственно в днище второго стакана и противоположной торцовой стенке корпуса, при этом первый стакан жестко соединен с поворотным валом, серповидная скоба выполнена с выступом на другом конце, перпендикулярном ее внешней поверхности, а вытяжной электромагнит подсоединен к блоку управления.

В устройство введен арретир, выполненный в виде дополнительных электромагнита и тела качения, размещенного в дополнительном сквозном отверстии, выполненном в боковой стенке корпуса, и введенного во фрикционный контакт с наружной поверхностью первого стакана посредством дополнительного электромагнита, подсоединенного к блоку управления.

В устройство введен также датчик положения поворотного вала относительно корпуса, выполненный в виде обтюратора, жестко закрепленного на поворотном валу, и оптопары, размещенной по разные стороны от обтюратора, жестко связанной с корпусом и подсоединенной к входу блока управления.

На фиг. 1 и 2 представлены конструктивная и электрическая схемы устройства; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит оптопару в виде светового излучателя 1, фотоприемника 2, вторичный источник 3 питания, компаратор 4 напряжения, электромагнитное реле 5, n-разрядную схему 6 сравнения, RS-триггер 7, дистанционный выключатель 8, схему 9 преобразования кода, оптоэлектронные ключи 10, генератор 11 импульсов, счетчик-делитель 12 частоты, счетчик-делитель 13 частоты на 3, дешифратор 14, усилитель 15 тока, V-образные магнитопроводы 16, электромагнит 17 аварийного поворота, генератор 18 одиночного импульса, электромагнит 19 арретира, внешнее управляющее устройство 20, внешний источник 21 питания, корпус 23, первую передающую пластину 24, тело 25 качения, первый стакан 26, поворотный вал 27, зубцовые сектора 28, торцовую стенку 29 корпуса, вторую передаточную пластину 30, длина которой меньше длины первой пластины, тело 31 качения, второй стакан 32, шарнир 33, серповидную скобу 34, пружину 35 кручения, полый цилиндр 36 с внутренней зубчатой поверхностью, зубчатое колесо 37.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего импульса с внешнего управляющего устройства 20 на дистанционный выключатель 8 последний подключает вторичный источник 3 питания, который вырабатывает напряжение для питания элементов электрической схемы. Напряжение питания поступает с вторичного источника 3 питания на генератор 18 одиночного импульса, который через усилитель тока 15 включает электромагнит 19 арретира, размещенный жестко в корпусе, сердечник которого выходит из фрикционного контакта с первой пластиной 24, при этом тело 25 качения выходит также из фрикционного контакта с наружной поверхностью первого стакана 26.

При поступлении управляющей команды с внешнего управляющего устройства 20 на оптоэлектронные ключи 10 происходит запоминание поступающей информации RS-триггера 7 после обработки в схеме 9 преобразователя кода. Соответствующие сигналы с RS-триггера 7 поступают на вход n-разрядной схемы 6 сравнения, а на другие сравнивающие входы поступают сигналы с фотодатчиков после соответствующей обработки. В результате может быть три случая:
коды совпадают;
код с внешнего управляющего устройства 20 больше кода с фотодатчиков;
код с внешнего устройства 20 меньше кода с фотодатчиков.

Равенство кодов соответствует совпадению положения составного ротора, т. е. поворотного вала 27 в пространстве с заданным с внешнего управляющего устройства 20, при этом блокируется n-разрядной схемой 6 сравнения прохождение тактовых импульсов на V-образные магнитопроводы 16, расположенные на корпусе под неравными углами относительно друг друга. В этом положении поворотный вал 27 удерживается за счет магнитных связей, возникающих между внутренними зубцами цилиндра 36 и зубцовыми секторами 28.

Если код, поступивший с внешнего управляющего устройства 20, превышает значение кода, поступающего с оптронных пар n-разрядной схемы 6 сравнения, то вырабатывается управляющий сигнал, который подается на дешифратор 14 и разрешает прохождение тактовых импульсов на усилитель 15 тока, которые, в свою очередь, осуществляют поочередное включение V-образных магнитопроводов 16. При включении 1-2-3-1 происходит направленное движение поворотного вала 27. При достижении заданного положения происходит переключение n-разрядной схемы 6 сравнения, вырабатывающей сигнал, запрещающий движение в этом направлении, что приводит к остановке поворотного вала 27 и его удержанию с помощью магнитной связи между внутренними зубцами цилиндра 36 и зубцовыми секторами 28.

Если код с внешнего управляющего устройства 20 меньше значения кода, поступающего с фотодатчиков, то движение поворотного вала 27 происходит в обратном направлении. При этом V-образные магнитопроводы 16 подключаются в порядке 3-2-1-3.

Если в режиме удержания под воздействием внешних сил произошло изменение заданного положения ротора в пространстве, то информация об этом с фотодатчиков поступает на n-разрядную схему 6 сравнения, а так как последняя команда с внешнего управляющего устройства 20 запоминается RS-триггером 7 и постоянно поступает на соответствующие входы n-разрядной схемы 6 сравнения, то в зависимости от значения кода вырабатывается сигнал, подключающий V-образные катушки 16 в порядке, позволяющем устранить отклонение поворотного вала 27 от заданного положения, вызванного внешней силой.

В случае отказа блока управления предусмотрено аварийное перемещение поворотного вала 27 в требуемых пределах. Данный режим осуществляется следующим образом. При поступлении управляющего напряжения с внешнего устройства 20 происходит срабатывание втяжного электромагнита 17 аварийного поворота, пластина 30 освобождает тело 31 качения, давая возможность вращения второму стакану 32, за счет раскручивания взведенной пружины 35 кручения, на которой эксцентрично относительно оси вращения поворотного вала 27 расположен шарнир 33 с серповидной скобой 34, которая за счет сил инерции входит в контакт с пазом стакана 26, жестко связанного с поворотным валом 27, тем самым обеспечивая его перемещение на заданный угол.

Предложенная конструкция позволяет обеспечить точную фиксацию и однозначное определение заданных угловых положений аэрофотоаппарата в пространстве как при работе, так и при обесточенном состоянии, а также его аварийное перемещение на заданный угол в экстремальных ситуациях.

Область использования: приборостроение. Сущность изобретения: устройство содержит повоторный вал 27, на котором может быть закреплен контролируемый объект, зубчатое колесо 37, жестко скрепленное с валом 27, приводной механизм в виде не менее чем трех V-образных магнитопроводов 16 с катушками, узел фиксации вала в виде полого цилиндра 36 с внутренней зубчатой поверхностью и расположенных внутри цилиндра не менее двух зубчатых секторов 28 с размещенным между ними с натягом магнита. При этом полый цилиндр и зубчатые сектора жестко связаны соответственно с поворотным валом и корпусом, а шаг их зубцов равен между собой. Устройство также снабжено узлом аварийного поворота вала, арретиром и датчиком положения поворотного вала относительно корпуса. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОШАГОВОГО ПОВОРОТА И ФИКСАЦИИ ОБЪЕКТА, содержащее корпус, поворотный вал с жестко закрепленным на нем зубчатым колесом, узел фиксации вала, приводной узел, жестко связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом, и блок управления, подключенный к приводному узлу, отличающееся тем, что приводной механизм выполнен в виде не менее трех U-образных магнитопроводов с катушками, расположенных по окружности коаксиально зубчатому колесу с зазором относительно него и с угловым шагом, равным шагу поворота объекта, причем поверхность каждого магнитопровода, обращенная к зубчатому колесу, выполнена зубчатой с шагом зубцов, кратным шагу зубцов зубчатого колеса, а узел фиксации вала выполнен в виде полого цилиндра с внутренней зубчатой поверхностью и расположенных с зазором внутри полого цилиндра не менее двух зубчатых секторов с закрепленным между ними с натягом магнитом, при этом полый цилиндр и зубчатые секторы жестко связаны соответственно с поворотным валом и корпусом, а шаги их зубцов равны между собой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено узлом аварийного поворота вала, выполненным в виде вытяжного электромагнита, двух стаканов, размещенных последовательно и соосно с поворотным валом и обращенных днищами к зубчатому колесу, серповидной скобы, размещенной внутри первого стакана и соединенной шарнирно и эксцентрично одним концом с днищем второго стакана, и первого тела качения, размещенного в сквозном отверстии, выполненном в боковой стенке корпуса, и введенного в контакт посредством вытяжного электромагнита с углублением, выполненным на наружной поверхности второго стакана, который выполнен с центральным отверстием для поворотного вала и соединен с корпусом с возможностью поворота относительно него посредством пружины кручения, концы которой закреплены соответственно в днище второго стакана и противоположной торцевой стенке корпуса, при этом первый стакан жестко соединен с поворотным валом, серповидная скоба выполнена с радиальным выступом на другом ее конце, а вытяжной электромагнит подсоединен с блоку управления. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено арретиром, выполненным в виде дополнительного электромагнита и второго тела качения, размещенного в дополнительном сквозном отверстии, выполненном в боковой стенке корпуса, и введенного во фрикционный контакт с наружной поверхностью первого стакана посредством дополнительного электромагнита, подсоединенного к блоку управления. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком положения поворотного вала относительно корпуса, выполненным в виде обтюратора, жестко закрепленного на поворотном валу, и оптопары, элементы которой размещены по разные стороны от плоскости обтюратора и жестко связаны с корпусом, а выход оптопары подключен к входу блока управления.