Устройство для измерения углов Советский патент 1986 года по МПК G01C1/00 

Изобретенуте относится к измерительной технике и может быть исользовано в геодезии, машиностроеии и н системах автоматизированноо проектирования.

Цель изобретения - повышение точости измерения путем снижения влияия неравномерности угловой скорости азвертывания светового луча.

На фиг. I представлено устройство ля измерения углов; на фиг. 2 - структурная схема измерительного блока.

Устройство содержит источник 1 . света, двигатель 2, зеркало 3, установленное на ведомой части 4 фрикционной муфты, ведущая часть 5 кото- рой закреплена на валу 6 двигателя стартовый 7 и столовый 8 датчики, измерительный блок 9,, блок 10 управления и схему 11 управления электромагнитным тормозом 12..

Измерительньй блок 9 содержит трехвходовый элемент И 13 с инверти- руюищмчвторым входом, измеритель 14 временных интервалов, вычислитель 5, первый делитель 16 с коэффициентом деления п, элементы ИЛИ 17 и 18, г енератор 19 случайных временных интервалов, формирователь 20, второй делитель 21 с коэффициентом деления т, элемент 22 задержки, элемент 23 ЗАПРЕТ с запрещающим вторым входом и блок 24 индикации.

При помощи вращающегося-зеркала 3 световой лу,ч источника 1 -света разворачивается с угловой скоростью LiJ(t) в плоскости измеряемого угла о , заданного спорным направлением (направление на стартовый датчик 7) и измеряемым направлением (направление на стоповый датчик 8), вершина угла С при этом совпадает с проекцией оси вращения на эту цдоскость. Временной интервал . ut между стар-. товым и стоповым импульсом (импульсами на выходах стартового и стопового датчиков соответственно) несет информацию о величине измеряемого угла о( .

После некоторого числа h замеров временного интервала At и периода, развертывания Т,; (что позволяет снизить влияние на результат случайных |}шукту9ций скорости развертывания и погреп1ности дискретизации) , начальную фазу, развертывающей функции T((t) 1А (t) dt изменяют в соот

ветствии с рядом равновероятных значений ( в пределах интервала (it тт ), а затем луч опять разворачивают в плоскости измеряемого угла с той же угловой скоростью i) (t) и проводят очередную серию из п замеров. Этот цикл повторяется m раз. В результате в калодой j-й серии j l,2,...,m из п замеров начальная фаза ц . раз- .вертывающей функции случайна, что позволяет (при усреднении по тп) снизить погр ешность преобразо-вания угла d в эквивалентный временной интервал и соответственно повысить точность измерения угла (V .

Угол о , при этом определяется по формуле

1-п

Y

. j

d

( II t,),

Lr 1

(T,) .

Ui .

Устройство для измерения углов

работает следующим образом.

а

До начала измерейий счетчики измерителя 14 временных интервалов обнуляются, триггеры делителей 16 и 21 устанавливаются в нулевое состояние (для этого подается команда Сброс соответственно на первый вход измерителя 14, второй вход делителя 21 и через элемент ИЛИ 18 - на второй вход делителя 16). При этом на втором (инвертирующем) входе .элемента И 13, связанном с выходом делителя 16, устанавливается еди- ничньй потенциал. После подачи команды Начало (единичного потенциала) с вьгх.ода блока 1.0 на третий вход элемента И 13 стартовые импульсы датчика 7 через элемент И 13 поступают одновре.менно на второй вход измерителя 14 и на первый дели-, теля 16. Стоповые импульсы с выхода датчика 8 подаются на третий вход измерите я 14 через элемент ИЛИ 17. Выполнение соответствующих счетчиков измерителя 14 квантующими имггуль сами происходит в течение интервалов времени Atj и Tj (&t. - временной интервал между i-м стартовым и стоповым импульсами. Т,- - интер- вал между i-1-м и i-м стартовыми импульсами).

После прихода п-го стартового импульса на вход делителя 16 последний.

устанавливается в единичное состоя- ргие и поступление с тартовых импульсов на вход.измерителя 14 прекращается (элемент И 13 закрывается по второму входу). Одновременно прекра- щается заполнение счетчиков измерителя 14 квантующими импульсами, так как его третий вход через элемент ИЛИ 17 связан с выходом делителя 16 Следовательно, -в одном счетчике из- мерителя 14 будет содержаться код,

м.

пропорциональный X. tj , а в другом и

пропорциональный 21 Т .

)1

При переходе делителя 16 в. едининое состояние подключенный к его выходу генератор 19 случайных временных интервалов формирует импульс длительность 7 которого выбирается из ряда равновероятных значений в пределах периода развертывания, импульс подается на схему 1 1 управления электромагнитным тормозом -12 , который срабатывает, фиксируя в течение времени t ведомую часть 4 фрикционной муфты с установленным на ней зеркалом 3. Формирователь 20 формирует импульс, задержанный на время Ц относительно среза импульса генератора 19. Этот задержанный импульс подается на первый вход делителя 21 и через элемент 2 задержки на первый вход элемента 23 ЗАПРЕТ с запрещающим вторым входом, связанным с выходом делителя 21. Ее- ли на выходе последнего нулевой потенциал (что соответствует тому, что j m) импульс формирователя 20 .задержанный элементом 22 задержки на время t ,, через элемент 23 ЗАПРЕТ поступает на первый вход элемента ИЛИ 18. При этом триггеры делителя 16 перебрасываются в нулевое состояние и процесс заполнения счетчиков изнерителя 14 тактовыми импульсами в очередной серии из п замеров возобновляется. Если же на выходе делителя 21 устанавливается единичньй потенциал (что соответствует тому, что j m) элемент ЗАПРЕТ блокирует прохождение импульсов формирователя 20 на вход элемента ИЛИ 18, процесс измерений прекращается, а содержимое счетчиков измерителя 14 переписывается в регистры вычислителя 15, который производит вычисления угла по формуле (4). Результат вычислений в необходимом виде выводится на ин50

5

0

5

0

дикацию при помощи б1юка 24 индикации .

Все элементы, входящие в измерительный блок 9, могут быть реализованы на современной микроэлектронной базе. Для исключения дополнительных погрешностей время задержки t должно быть выбрано большим временем разгона ведомой части фрикционной муфты до синхронной с валом двигателя скорости, а время задержки t , - с большим времени срабатыва.ния триггеров делителя 21 для избежания эффекта гонок.

Формула изобретения

Устройство для измерения углов, содержащее источник света, расположенный соосно с валом двигателя, зеркало, установленное на валу под углом 45° к е.го оси, стартовый и стоповый датчики, расположенные в . плоскости развертки светового луча и подключенные к соответствующим входам измерительного блока, состоящего из последовательно соединенных измерителя временных интервалов и вычислителя, а также блок управления, один выход которого подключен к первому входу измерителя временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения за счет снижения влияния неравномерности угловой скорости , развертывания светового луча, .оно . снабжено фрикционной муфтой на ведомой части которой установлено зеркало, а ведущая часть муфты жестко связана с валом двигателя электромагнитным тормозом со схемой управ- .

, ления, в измерительный блок введены элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй делители, генератор случайных временных интервалов,, формирователь,элемент ЗАПРЕТ, элемент задержки и блок индикации. , при этом вы.ход стартового датчика связан с первым входом элемента И, выход ко.торого одновременно соединен с вторым входом измерителя временных интервалов и первым входом первого делителя, выход которого соединен с входом генератора случайных времен- . ных интервалов, вторым входом элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом стопового датчика, а выход - с третьим входом измерителя временных интервалов, выход генератора случайных временных интервалов одновременно соединен с входами схе:мы управления электромагнитным тормозом и формирователя, выход которого соединен с первым входом второго делителя и входом элемента задержки, .выход последнего соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого связан с выходом второго делителя, а выход - с

первым входом второго элемента ИЛИ, соответствующие выходы блока управления соединены с вторыми входами второго элемента ИЛИ и второго делителя и третьим входом элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого делителя, выход второго делителя соединен с управляющим входом вычислителя,. связанного с блоком индикации, а электромагнитный тормоз связан с ведомой частью фрикционной муфты.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зованб в системах автоматизированного проектирования. Цель изобретения Из 5л.Ю повьпдение точности измерения углов. При переходе делителя 16 в единичное состояние подключенный к его выходу генератор 19 случайных интервалов формирует импульс, подающийся на схему управления электротормозом. Формирователем 20 формируется им-. пульс, поступающий на вход делителя 21 и на вход элемента 23 ЗАПРЕТ, связанный с выходом делителя 21. Если на выходе делителя 21 устанавливается единичный потенциал, то элемент 23 ЗАПРЕТ блокирует прохождение импульсов формирователя 20 на вход элемента ИЛИ 18, процесс измерений прекращается, а содержимое счетчиков измерителя 14 переписывается в регистры 15 вычислителя, который проивзодит вычисление угла. 2 ил. с Ф (Л Сброс II C/nafltn Y Начатп Сброс Стоп ю 4i сд 00 оо СП Фиг.2

Фиг.1

Редактор А.Козориз

Составитель В.Агапова Техред М.Ходанич

Заказ 3985/31Тираж 670 . Подписное

БНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор В.Бутяга