Устройство для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой Советский патент 1986 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испопь- зовано для определения погрешности показаний стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой, например индикаторов часового типа.

Цель изобретения - повышение точности поверки.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой, на фиг. 2 - оптико-кинематическая схема считьгаающей головки; на фиг. 3 -. блок-схема селектора временных поло- жений фронтов импульсов от репер ного штриха; на фиг. .4 - эпюры выходных сигналов отдельных элементов (индексы соответствуют номерам элементов).

Устройство для Ъоверки стрелочных приборов с круговой шкалой (фиг. 1) содержит задатчик 1 образцовых сигналов,, считывающую головку 2 и подключенный к ее выходу блок регистрации, содержащий последовательно соединенные формировате.пь 3 прямоугольных сигналов, селектор 4 временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измеритель 5 временных интервалов, вычислительное устройство 6, а также генератор 7 счетных импульсов, подключенный к измерителю 5 временных интервалов, устройство 8 цифровой индикации и цифропечатающее устройство 9, подключенные к выходу вычислительного устройства 6.

Задатчик 1 образцовых сигналов может быть выполнен в виде механизма, обеспечивающего последовательную установку на измерительную позицию блоков концевых мер заданной длины для перемещения измерительного стержня поверяемого индикатора по определенной программе, либо в виде механизма для перемещения измерительного стержня, с подвижным элементом которого связан датчик линейных перемещений.

Считьшающая головка 2 вместе с задатчиком 1 образцовых сигналов измерительного стержня установлена на основании 10 (фиг. 2). Считывающая головка состоит из цилиндра 11, приводимого в равномерное вращение от синхронного электродвигателя 12, например, с помощью фрикционного колеса 13, насаженного на вал электродвигателя 12, неподвижного барабана

,

,,

10

15

20

25

2591062

14, установленного соосно с 1далинд- ром 11 и сопряженного с ним посредством подшипников 15, осветителя 16, например софитного, укрепленного на неподвижном барабане 14 соосно ему узла центрирования, например, в виде центрирующей втулки Т7, один конец которой насажен на неподвижный барабан 14, а во второй до упора вставляется поверяемый прибор 18. Центрируияцая. втулка 17 имеет прорези для прохода измерительного стержня поверяемого прибора 18 и направляющую с ответной частью на неподвижном барабане 14 для обеспечения вертикальности расположения измерительного стержня доверяемого прибора 18, а также вентиляционные вырезы.

Цилиндр 11 выполнен сплошным за исключением, канала для размещения оптической системы, что позволяет повысить равномернрсть его вращения. На торцовой стенке цилиндра 11, обращенной к шкале поверяемого прибора 18, вьтол не но резьбовое отверстие для установки объектива 19, оптическая ось которого ориентирована по напра:влеиию оси вращения цилиндра, а предметная плоскость совпадает с плоскостью поверхности шкалы. Увеличение объектива выбирается порядка 1 . На другой стенке цилиндра 11 в плоскости изображений объектива

19расположены две щелевыб диафрагмы

20и 21. При этом диафрагма 21 отстоит от диафрагмы 20 по ходу лучей на величину номинального превышения стрелки над плоскостью шкалы прибора, пересчитанного в плоскость изображений. Их продольные оси направлены

по одному и тому же радиусу торцовой стенки цилиндра 11. Ширина диафрагмы 20 устанавливается порядка ширины изображения штриха шкалы, а диафрагмы 2 1 - порядка ширины изображения ограниченной ею части стрелки. Между объективом 19 и щелевыми диафрагмами 20 и 21 по направлению рптичес- кой оси объектива 19 расположена призма 22 Дове, которая переворачивает на 180 изображение, даваемое объективом 19. Объектив 19 н призма 22 Дове образуют оптическую систему прямого изображения.

30

35

40

45

50

55

В непосредственной близости от задней стенки цилиндра I1 расположено

3

входное окно собирающей оптической системы, например световода 23, имещее прямоугольную форму с центром, удаленньм от оси вращения цилиндра 11 на расстояние, равное удалению центра щелевой диафрагмы 20 от оси вращения. Световод 23 крепится к неподвижному барабану 14 таким об- зом, что его середина располагается напротив изображения реперного штриха шкалы поверяемого прибора. Высота входного окна световода 23 примерно равна высоте щелевой диафрагмы 20, а ширина выбирается меньшей расстояния между смежными к ре- перному изображению штрихов шкалы, чтобы предотвратить попадение в световод 23 световых потоков от эти изображений. (По существу входное окно световода 23 выполняет роль не подвижной щелевой диафрагмы). К задней стенке цилиндра 11 крепится вращающийся вместе с последним блок второй собирающей оптической сиете- ы, например световода 24, входное окно которого расположено напротив щелевой диафрагмы 21 и имеет размеры, достаточные для захвата всего светового потока, проходящего через диафрагму 21. Световод 24 изогнут таким образом, что центр симметрии его выходного окна лежит на оси вращения цилиндра 11. За выходными окнами световодов 23 и 24 расположены соответственно фотоприемники 25 и 26.

Формирователь 3 прямоугольнь1Х сигналов состоит из подключенньк к выходам фотоприемников считывающей головки двух цепочек из последова- тельно вклаоченных истокового (змиттерного, катодного) повторител усилителя и порогового устройства, например триггера Шмитта. При этом порог срабатывания порогового уст- ройства цепочки для обработки сигна- ла от стрелки выбирается достаточно большим, чтобы осуществить амплитудную селекцию импульса от стрелки от паразитных сигналов, которые могут возникнуть от частей цифр циферблата, попадающих в поле зрения соответствующего фотоприемника. По- скольку амплитуды сигналов пропорциональны максимальным плсщадям затемненных участков, .попадающим через диафрагму в поле зрения фотоприемника, то сигнал от стрелки в

064

несколько раз превосходит по амплитуде паразитные.

Селектор 4 временных положений фронтов импульсов выполнен нз двух схем фиксац11и фронтов импульсов от нулевого штриха и стрелки (фиг, 3). Первая из них состоит из дифференцирующей цепочки 27, на вход которой включен выход формирователя прямоугольного сигнала от фотоприем шка 25, а выход соединен с входом двух , диодных ограничителей 28 и 29 с усилителями (например, в виде транзисторных ключей), вьщеляющими импульсы разной полярности, выход ограничителя 28 соединен со счетным входом триггера 30, а выход ограничителя 29 через инвертор 31 - счетным входом триггера 32, одноименные выходы триггеров 30 и 32 соединены с одними из входов соответственно схем . 33 и 34 совпадения, к вторым входам последних подключены соответственно выход инвертора 31 и выход ограничителя 28. Схема фиксации фронтов импульсов от стрелки состоит из .тех же элементов, за исключением триггеров и схем совпадения.

Выходы обенх схем селекцннг подключены к входам измерителя 5 временных интервалов. Последний состоит из трех счетчиков импульсов со схемами из запуска и остановки, которые обеспечивают подсчет количества импульсов от генератора 7 за промежутки времени соответственно между 1-м и (п+1)-м импульсами от переднего .(или заднего) фронта импульса от -реперного штриха, где h - число периодов усреднения результатов измерения, а также между передними, и задними фронтами импульсов .от реперного штриха и стрелки за те же п периодов усреднения.

ьгаислительное устройство 6, рас-., рчитывает погрешность показания индикатора в каждой поверяемой точке по формуле

u (A-B) CD E ,

и п .N ;+Z:N,;.

) .

. 2.fJoi

- номер периода измерения

П - количество периодов измерения;

NO;количества счетных импульсов, соответствуюпхие вре- . менному интервалу соответственно между передними и задними фронтами импульсов от реперного штриха и стрелки при i -м обороте; количество счетных импульсов, соответствующее i -му обороту,

в - дробная часть отношения величины образцового перемещения измерительного стержня поверяемого индикатора к номинальному значению перемещения, соответствующего одному обороту стрелки-,

С - количест &о делений шкалы$ В - цена деления шкалы (например, мкм)

Б - номинальное значение вели- . чины перемещения измерительного стержня, соответствующее угловому смещению ре- первого штриха от нулевого, мкм.

Например, для индикатора часового а по ГОСТ 577-68 задано образцоперемещение 1,80 мм, значения 0,852, G -100, D - 10 мкм, за ре- ный штрих принят 95-й, т.е. . 50 мкм. Так как один оборот елки соответствует номинально .

1 мм, то В 0,800, и, следовательно, 35 штриха и стрелки, а также между двумя последовательными короткими импульсами от передних (или задних) фронтов импульсов от реперного штрипогрешность показаний в этой точке по формуле (1) Л 2 мкм.

Генератор 7 счетных импульсов генерирует импульсы с частотой повто-

mCD

ха пг.веряемого прибора ( U о

40 Числа И „; , N.

и N,

{-

(2)

п, , , и «о; могут определяться за любое заданное Р число периодов усреднения (оборотов барабана 14). Далее эти числа вводятся в вычислительное устройство 6,

где м - число оборотов барабана 14

считывакицей головки за 1 cj 45 которое рассчитьшает по формуле (1)

k - цена одного импульса, мкм. Устройство для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой работает следукщим образом.

погрешность показаний индикатора в каждой поверяемой точке. Эти значения высвечиваются на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаются на бумажной ленте цифропепогрешность показаний индикатора в каждой поверяемой точке. Эти значения высвечиваются на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаются на бумажной ленте цифропе„ ., . таются на оумажнои ленте цифропеПоверяемый прибор 18 устанавлива- .тяющим устройством 9. Указанньй

ется в центрирующую втулку 17, а . повторяется для каждой точки

последняя одевается на барабан 14.

Запускается двигатель 12, который

с помощью фрикционного колеса 13

поверки после перемещения измери- т.ельного стержня поверяемого прибора

.. чч соответствующее положение посредстприводит во вращение цилиндр 11,за- .,

- мн до„ узла образцовых сигналов. лшгаются лампы осветителя 16.

Перед поверкой производится Уста;- новка нулевого показания поверяемр

91066

го прибора. Для этого с помощью задатчика 1 образцовых сигналов перемещают измерительный стержень поверяемого прибора до тех пор, по- 5 ка на табло устройства цифровой индикации не появится нулевое показание. При этом предварительно в вычислительное устройство вводят величину В , т.е. величину смеще- 10 НИЛ реперного штриха от нулевого, мкм.

при пересечении щелевьп«1 диафрагмами 20 и 21 соответственно изображений нулевого штриха и стрелки на 15 выходах фотоприемников 25 и 26 появляются импульсы (фиг. 40

и

г

и

26

), которые в формирователе 3

5

прямоугольных сигналов преобразуются в прямоугольную форму (, ), 0 Из этих сигналов селектором 4 вре-. менных положений фронтов импульсов вырабатьшаются кратковременные импульсы, соответствующие передним и задним фронтам импульсов от реперного штриха (U к (i )и стрелки (U и (J ™ ) . Эти импульсы используются в измерителе 5 временных интервалов в качестве стартстопных для определения количества счетных импульсов генератора 7 ( (J, ) , уклады- во временные интервалы соответственно мелзду передними ( и j - N „; ) и задними ( U - N ; ) фронтами импульсов от реперного

штриха и стрелки, а также между двумя последовательными короткими импульсами от передних (или задних) фронтов импульсов от реперного штриха пг.веряемого прибора ( U о

Числа И „; , N.

и N,

п, , , и «о; могут определяться за любое заданное Р число периодов усреднения (оборотов барабана 14). Далее эти числа вводятся в вычислительное устройство 6,

погрешность показаний индикатора в каждой поверяемой точке. Эти значения высвечиваются на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаются на бумажной ленте цифропетаются на оумажнои ленте цифропе тяющим устройством 9. Указанньй

поверки после перемещения измери- т.ельного стержня поверяемого прибора

Фиксация временных положений фронтов импульсов от реперного штри

Xd производится разом.

Соответствующий сигнал от форьш- рователя прямоугольных сигналов ( О i ) подается на вход дифференци- рующей.цепочки 27. Полученные кратковременные импульсы разной полярности (Ujj ) разделяются по полярности и формируются диодными ограничителями 28 () и 29 (и,, ) с усилителями. Выделенные ограничителем 28 импульсы подаются на счетный вход триггера 30, а ограничителем 29 после изменения полярности инвертором 31 (и,,) - на счетный вход триггера 32. Триггеры 30 и 32 вырабатывают прямоугольные селекторные импульсы (и,о и ) , которые подаются соответственно на входы схем 33 и 34 совпадения ( U и 0,4 ДРУгие входы схем 33 и 34 совпадения подаются соответственно импульсы с инвертора 31 и ограничителя 28. В результате на выходах схем 33 и 34 выделяются импульсы, соответствующие соответственно переднему и заднему фронтам импульса от реперного штриха

В предлагаемом устройстве благодаря размещению анализаторов угловых положений нулевого штриха и стрелки в пространстве изображений объектива существенно улучшены условия освещения циферблата поверяемого прибора что повьш1ает точность фиксации этих угловых положений, а следовательно, и точность поверки. Кроме того, фиксация положений нулевого штриха и стрелки прибора с целью, определения

30 ки, расположено на оси вращения цилиндра, а сама система жестко скреплена с цилиндром, угловой размер входного окна второй системы меньше углового расстояния между дв мя штрихами, смежными с реперным, фотоприемники установлены напротив выходных окон собирающих сястем, выходы Фотоприемников подключены к блоку регистрации, который вьтолнё н

углового положения стрелки помимо по- -,

вьшения точности измерения позволя- 40 виде .последовательно включенных

ет производить поверку прибора в формирователя прямоугольЕГых импульсов, селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерителя временных интервалов и вычислителя.

любых точках его шкалы, что также повышает точность и качество поверки.

Формула изобретения

1. Устройство для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой, содержащее осветитель, задатчик об- разцовых сигналов, считывающую головку с фотоприемниками и датчиком единичных угловых приращений и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поверки, считывающая головка выполнена в виде далиндра, устанавливаемого с возможностью вращения

0

5

соосно со шкалой поверяемого прт1бо ра, и оптической cucTeNrhi npHNforo изображения, содержаще , например, последовательно устагговленные и оптически связанигле объектив, закрепленный в одной торцовой стенке цилиндра, обращаемой к шкале, оптическая ось объектива ориен.тироБат а по направлению оси вращения цилиндра, плоскость предметов объектива совмещена с поверхностью шкалы, и призму Дове, две закрепленные на другой торцовой стенке цилиндра в пространстве изображений объекти-.

5 ва щелевые диафрагмы, продольные оси которых ориентированы по одноггу и тому же радиусу цилиндра, проходящему через оптическую ось об7 ектИБа, одна из диафрагм предназначена для оптического сопряжения с изображе-. нием реперного штриха шкалы, а другая диафрагма выполнена с изображением стрелки, две собирающ1 $е оптически cиcтe Ы, например световоды, входные окна систем сопряжены со- ответственно со щелевыми диафрагмами, выходное окно первой системы,.связанной с диафрагмой, предназначенной для сопряжения с изображе(1Ием стрелки, расположено на оси вращения цилиндра, а сама система жестко скреплена с цилиндром, угловой размер входного окна второй системы меньше углового расстояния между двумя штрихами, смежными с реперным, фотоприемники установлены напротив выходных окон собирающих сястем, выходы Фотоприемников подключены к блоку регистрации, который вьтолнё н

0

5

формирователя прямоугольЕГых импуль5

Q 5

сов, селектора временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерителя временных интервалов и вычислителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что селектор временных положений фронтов импульса от реперного штриха содержит Дифференцирующую цепочку, два д годных ограничителя, подключенных к дифференцирующей цепочке, два триггера, один из которых подключен гчетн 1 ; входом непосредственно к выходу соответствующего диодного ограничителя, а другой - через инрертор, две схемы совпадения, первые иходы которых

9125910610

подключены к одноименным выходам ственно к выходу инвертора и перво- триггеров, а вторые входы - соответ- го диодного ограничителя.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения погрешности показаний стрелочных измерительных приборов. Изобретение позволяет повысить точность определения погрешностей показаний стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой за счет улучшения условий освещенности циферблата поверяемого прибора, что приводит к точности фиксаций угловых положений. Устройство содержит за- датчик образцовых сигналов, считывающую головку и подключенный к ее выходу блок регистрации. Считывающая головка состоит из соосно установленных вращающегося цилиндра неподвижного барабана и сопручженного с ним софитного осветителя и расположенной соосно с ними центрирующей втулки с прорезями. На лицевой стенке цилиндра установлен объектив, на противоположной - две щелевые диафрагмы, разнесенные по радиусу на величину но№шаль юго превышения стрелки над плоскостью шкалы прибора. Ширина диафрагм установлена из условия выделения .ср;гиала от стрелки над сигналом от шкалы. Вышедшее из торца барабана излучение поступает через световоды на фото- приемники, . размеры входных и выходных торцов световодов согласованы с изображениями соответственно стрелки и штрихов шкалы, в т.ч. ре- . парного. Фopм ipoвaтeль пря.моугольных сигналов обеспечивает надежное выделение сигналов от стрелки. Перед поверкой производится установка нулевого показания поверяемого прибора с помощью задатчика образцовых сигналов. Из импульсоВ с фотопрнем- ников вырабатывают в формирователе кратковременные импульсы, соответствующие фронтам от реперного штриха, - стартстопные нмпульсы. Соответствующие значения вводятся в вычислительное устройство, которое рассчитывает погрешность поверки. Далее проводится фиксация временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и. от контролируемого положения стрелки относительно штрихов -шкалы. В результате такого размещения анализаторов изображений повышена точность пов.ерки стрелочных измерительных приборов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. «3 сл

Фмг..З