Устройство для измерения длины,скорости и ускорения Советский патент 1987 года по МПК G01B7/04 

Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения качества нанесения измерительных меток.

На фип. представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - генератор монодисперсных капель, варианты.

Схема реализации устройства (фиг. 1) содержит блок 1 управления приводом изне одной точки, а сразу риски-штриха, скорость полета капель должна примерно на порядок превышать скорость измеряемого объекта), а также начинает движение объект измерения. Для повышения точности измерения вводится время задержки момента начала движения объекта измерения до момента осаждения капли (вводят соответствующую схему в блок 1 управления). При входе метки (ее передмеряемого Объекта 2 или перемеш.ением объекта 2 и каретки 3, на которой жестко смонтированы на базовом заданном расстоянии от другого блок 4 нанесения меток (генератор монодисперсных капель) и блок 5 считывания меток (фотодатчик, волоконная линейка, ПЗС-линейка и т.п.). В частности, в качестве измеряемого объекта может выступать рулонный материал (стальной лист, ткань, и т.д.). Командный блок 6 кнопкой «Пуск связан с входом блока управления приводом, запускающим входом генератора 7 эталонной частоты и через вход схемы 8 ИЛИ с генератором 4 монодисперсных капель для нанесения меток 9 в виде оптически или электромагнитно распознаваемых точек из красящих жидкостей или расплавов (чернила, краски, расплавленная смола, припои и др.). Ге- ,нератор 4 капель электрически соединен с блоком 10 электростатического управления дискретностью шага (расстоянием между соседними точками). Кнопка «Стоп электрически соединена С входом блока управления приводом, блокируюш1им (запре- щаюцдим) входом генератора 7 эталонной частоты, входами сброса счетчиков 11 и 12 пути и скорости соответственно, и блоков

13и 14 вычисления скорости и ускорения соответственно. Выход генератора 7 эталонной частоты электрически соединен со счетным входом счетчика 12 скорости, выход которого подключен к входам блоков 13 и

14вычисления скорости и ускорения. К выходам счетчика И пути и блоков 13 и 14 вычисления скорости и ускорения подключены блоки индикации или/и регистрации пути 15, скорости 16 и ускорения 17, соответственно (например,, частомеры, отградуированные в соответствующих единицах измерения). Блок 5 считывания меток через формирователь 18 импульсов электрически соединен со вторым входом схемы 8 ИЛИ, счетным входом счетчика 11 пути и входами сброса и переноса счетчика 12 скорости и блоков 13 и 14 вычисления.

относительным Ю него края) в область регистрации сраба15

20

25

тывает блок считывания метки, посылается команда на печать следуюш.ей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного шага между метками L, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и 14 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага. Счетчик 11 пути и его регистрирующий блок 15 выполняют операцию Si NILS ,

где Si - пройденный путь (длина, расход) с начала измерения;

N, - количество зарегистрированных блоком 5 меток.

Счетчик 12 скорости совместно с блоками 13 и 14 вычисления и блоками 16 и 17 регистрации скорости и ускорения реализуют следующие операции:

V ( М/

-Тп,- At Т ,/(n,+n,+i /)

2 ,

где Vf, а; - скорость и ускорение в текущий

момент времени; Т - период генератора 7 эталонной

частоты,

ni - количество импульсов, выданных генератором 7 за время последнего шага;

- соответственно за время предыдущего шага.

Следовательно, в блоке 14 должно сох- 4Q раняться значение в течение последующего временного интервала. Блок электростатичес кого управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояние между соседними метками, тем самым уве- 45 личивая точность измерения. При нажатии на кнопку «Стоп относительное перемещение каретки 3 и объекта 2 прекращается, и электронные блоки переключаются в исходное состояние.

На фиг. 2 представлен генератор моно30

35

Устройство (фиг. 1) работает следующим дисперсных капель, который включает форобразом.

При нажатии кнопки «Пуск одновременно запускается генератор 7 эталонной частоты (например, блокинг-генератор, мультивибратор, или синусоидальный генератор с высокой стабильностью и частотой следования импульсов), срабатывает генератор 4 капель, посылая к измеряемому объекту одну каплю (или серию капель для получения

55

сунку 19, сменный сопловой элемент 20 (конус медицинской иглы.) с приклееным вместо иглы соплом 21 (часовой камень), корпус 22, штуцер 23 и трубопровод 24, соединенный с источником постоянного давления (не показан), пьезокерамические диски 25, обращенные к электроду 26 (щайба из фольги) одноименными электродами, причем электрод 26 соединен проводом с генене одной точки, а сразу риски-штриха, скорость полета капель должна примерно на порядок превышать скорость измеряемого объекта), а также начинает движение объект измерения. Для повышения точности измерения вводится время задержки момента начала движения объекта измерения до момента осаждения капли (вводят соответствующую схему в блок 1 управления). При входе метки (ее перед

тывает блок считывания метки, посылается команда на печать следуюш.ей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного шага между метками L, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и 14 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага. Счетчик 11 пути и его регистрирующий блок 15 выполняют операцию Si NILS ,

где Si - пройденный путь (длина, расход) с начала измерения;

N, - количество зарегистрированных блоком 5 меток.

Счетчик 12 скорости совместно с блоками 13 и 14 вычисления и блоками 16 и 17 регистрации скорости и ускорения реализуют следующие операции:

V ( М/

-Тп,- At Т ,/(n,+n,+i /)

2 ,

где Vf, а; - скорость и ускорение в текущий

момент времени; Т - период генератора 7 эталонной

частоты,

ni - количество импульсов, выданных генератором 7 за время последнего шага;

- соответственно за время предыдущего шага.

Следовательно, в блоке 14 должно сох- 4Q раняться значение в течение последующего временного интервала. Блок электростатичес кого управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояние между соседними метками, тем самым уве- 45 личивая точность измерения. При нажатии на кнопку «Стоп относительное перемещение каретки 3 и объекта 2 прекращается, и электронные блоки переключаются в исходное состояние.

На фиг. 2 представлен генератор моно30

35

дисперсных капель, который включает фор дисперсных капель, который включает фор55

сунку 19, сменный сопловой элемент 20 (конус медицинской иглы.) с приклееным вместо иглы соплом 21 (часовой камень), корпус 22, штуцер 23 и трубопровод 24, соединенный с источником постоянного давления (не показан), пьезокерамические диски 25, обращенные к электроду 26 (щайба из фольги) одноименными электродами, причем электрод 26 соединен проводом с генератором переменного напряжения синхронизации каплеобразования (не показан). Использование конуса от медицинской иглы и часового камня существенно упрощает изготовление соплового элемента и снижает его стоимость. Длина консольной части фор- сунки от стенки 22 корпуса (со стороны пьезокерамики) до сопла кратна нечетному числу четвертей длины волны упругой деформации в форсунке. Фильтр 27 расположен в пустоте посадочного конуса и обес- печивает фильтрацию жидкости в непосредственной близости у сопла. Форсунка со стороны сопла имеет острую кромку по всему периметру, что обеспечивает плавное сопряжение внутреннего канала с сопловькм элементом и исключает образование воздушных пробок.

Подвод жидкости выполняется по боковой поверхности буртика форсунки через коленообразный канал в форсунке. Для снижения вибрации щтуцера и fpyбoпpoвoдa они размещаются в непосредственной близости к пьезо ерамике, т.е. к узловому сечению, которое неподвижно. Зажим сборных элементов осуществляется посредством пружины 28 и регулировочной гайки 29 (для регулирования усилия прижима бурти- ка форсунки, пьезокерамических, пьезокера- мических элементов, электрода и корпуса). Втулка 30 (например, фторопластовая) выполняет функции изолятора и базирующего элемента.

Генератор (фиг. 2) капель работает еле- дующим образом.

По трубопроводу 24 под постоянным давлением подается рабочая жидкость, которая вытекает через сопло 21 в виде ламинарной сплошной струи. При подаче на электрод 26 напряжения синхронизации (второй провод подключен к корпусу) пьезокера.ми- ка начинает испытывать осевые растяжения и сжатия, которые передаются к соплу. При этом жидкость в окрестности сопла испытывает знакопеременную модуляцию давления, и струя приобретает пульсации скорости истечения. Появляющиеся перетяжки в струе нарастают экспоненциально и приводят к дроблению струи на регулярный поток капель. Капли в дальнейшем могут, быть заряжены и отклонены для то- чечной или мозаично-матричной маркировки. Неиспользованные капли попадают в ловушку 31 через элемент 32 и электрод 33. На заряжающий электрод 33 подаются в момент-отрыва капли импульсы, пропорциональные требуемому отклонению. Причем можно ввести две пары отклоняющих пластин. Одно отклоняющее поле используется для отклонения по вертикали (в частности, для прочерчивания вертикальных меток), а второе (не показано) - для управления дискретностью шага. Блок 34 связы- вает генератор капель с командным блоком 6.

В другом варианте генератор капель (фиг. 3) включает корпус 35 с систе

5

п 5

0

5 0 5

5

0

мой 36 капиллярных каналов, пьезокерами- ческий преобразователь 37 электрических импульсов DC в импульсы давления.

Шланг 38 связывает генератор 39 капель с резервуаром с маркируюп ей жидкостью 40. Предусмотрены электроды 41 коронно- импульсного датчика пролетающих капель, на который подается напряжение Улат, с со- протп вления R снимается сигнал регистрации пролетающих капель. Электроды 42 создают неоднородное отклоняющее электрическое поле.

Генератор капель функционирует как без- клапанный насос для покапельного перекачивания жидкости. На каждый электрический импудьс пьезокерамический преобразователь создает в камере импульс давления, под действием которого из сопла 43 выбрасывается капля 44 (одна капля на каждый импульс). Геометрические размеры капилляров 36, сопла 43, свойства жидкости (вязкость, плотность, смачиваемость, способность испаряться), материал сопла подобраны так, что обеспечивается диодный эффект, т.е. при подаче импульса (расширение пьезокерамики) через сопло выбрасывается одна капля, а при снятии импульса жидкость из резервуара 39 всасывается в генератор капель, но всасывание воздуха через сопло 43 исключается. Между отключающими электродами 42 создается импульсное резко неоднородное электрическое поле, которое отклоняет даже незаряженные капли.

Формула изобретения

Устройство для измерения длины, скорости и ускорения, содержащее блоки нанесения и считывания меток, отстоящие один от другого на заданном расстоянии в направлении измерения, счетчик скорости и соединенный с ним блок вычисления скорости, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, блок нанесения меток выполнен в виде генератора монодисперсных капель, а устройство снабжено командным блоком, вк.тючаюцд,им кнопки «Пуск, «Стоп и блок электростатического управления дискретностью щага, выходом соединенный с входом генератора монодисперсных капель, генератором эталонной частоты, входом соединенным с кнопкой «Пуск, а выходом - с входом счетчика скорости, блоком вычисления ускорения, первым входом соединенным с выходом счетчика скорости, вторым и третьим входами - со вторым и третьим входами блока вычисления скорости соответственно, счетчиком пути, входом соединенным с третьим входом блока вычисления ускорения, формирователем и.мпульсов, входом соединенны.м с выходом блока считывания меток, элементом ИЛИ, входом соединенным с выходом формирователя импульсов и первым входом счетчика пути и вторым входом счетчика скорости, а выходом - со вторым входом

генератора монодисперсных капель, индикаторами ускорения, скорости, пути, входами соединенными с выходами блоков вычисления ускорения и скорости и счетчика пути, кнопка «Стоп электрически соединена со

4.

7Э

22

.28 20 21 Г-,

Ы1

дат. -.

+ -гСИЗ-

вторыми входами генератора эталонной частоты, блока вычисления скорости, счетчика пути и третьим входом счетчика скорости, кнопка «Пуск электрически соединена со вторым входом элемента ИЛИ.

.

q3us.S

Редактор Л. Повхан Заказ 5269/33

Составитель l. Крюкова

Техред И. ВересКорректор М. Макеимишинец

Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, .Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уж1-ород, ул. Проектная. 4

Изобретение относится к из.меритель- ной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения качества нанесения измерительных меток. С помощью блока 4 монодисперсных капель наносятся метки на объект 2 измерения, одновременно запускается генератор 7 эталонной частоты. При входе метки в область регистрации срабатывает блок 5 считывания метки, посылается команда на печать сле- дуюшей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного шага между метками LS, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и 14 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага. Блок 15 индикации и регистрации пути регистрирует длину с начала измерения. Блоки 13, 14, 16 и 17 определяют и регистрируют скорость и ускорение. Блок 10 электростатического управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояние между соседними метками. При нажатии на кнопку «Стоп относительное пере- меш.ение каретки 3 и объекта 2 прекращается и электронные блоки переключаются в исходное состояние. 3 ил. (О О) со сд to оо 4;