Устройство для измерения перемещения реверсивно движущихся ферромагнитных изделий Советский патент 1988 года по МПК G01B7/04 

оо со

-vj

о оо

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испбль- зовано для измерения длины троса, сматываемого с барабана.

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет коррекции скоростной оншбки.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство для измерения перемещения реверсивно движущихся ферромагнитных изделий 1 содержит элементы 2 и 3 воспроизведения, элемент 4 на- .:несения меток, фазовь1С детекторы 5 1и 6, элемент ИЛИ 7, триггер 8, фор- ;мирователь 9 разнополярньк импульсов ;триггер 10 реверса, высокостабиль- ный генератор 11, делитель 12 частот ;переключатели 13, счетчик 14, блок 15 кодирования, формирователь 16 импульса, регистр 17 поправок, регистр 18 длины базы, регистр 19 ус- ;тавок, ключевые схемы 20-22, коммутаторы 23-25. элемент 26 задержки, регистраторы 27 и 28.

В основу работы устройства положено соотношение

1 1+ Vr,

(1) 30

где -1 - фактическое расстояние между двумя последовательными метками, наносимыми на изделие, 1р - геометрическое расстояние : между элементами нанесения i и воспроизведения метокJ

V - скорость движения изделия 1; t - постоянная времени в цепи переноса метки от элемента 2 воспроизведения (или 3) до элемента 4 нанесения. Физическая сущность выражения (1) состоит в том, что за счет перемещения изделия 1 в процессе его разметки расстояние между нанесенной ранее и вновь проставленной меткой всегда больше геометрического расстояния между воспроизводящим и наносящим элементами, так как за время переноса метки Т по цепи блоков 2-4-3 изделие успевает переместиться на некоторый интервал д1 -VT. в пределе при 1 . .

Интервал времени между последовательно считанными метками

t

- i + V

(2)

Вынося равенства

Г(Чт

за скобки в (2), имеют

+ 1)

правой часили

.7;-(1г Л1

+ О(3)

Скоростная погрешность Д1 VT Яо ,

S- (4)

где - относительная погре иность. Подставляя в .(3) имеют

t V( + 1).

(5)

Величина б является абсолютной погрешностью измерений перемещений, которая имеет один и тот же знак (+), поэтому накапливается, что вызывает необходимость ,ее компенсации путем введения поправок. Если представить относительную погрешность К(5зо,1 то число к представляет собой число поправок, которое надо внести на каждый интервал 1о, чтобы получить допустимую погрешность измерения перемещений « Отсюда из (4)

К

VT

«S oon 1,

(6)

Время введения поправок определяется выражением (5).

40

я:(|

1),

45

(

2§ боп

I);

q:(+ 1),

(7)

где t t ... t.

Как видно из (7), построив кодирующий блок так, что на первом его выходе появляется сигнап при комби1

нации на входе

на втором

выходе - при

2(эрп

на К-м

выходе соответстне(гно ( -

К I

можно вводить поправки через игстервалы времени t

4

,, t.

в строгом соответствии с L ,

Для того, чтобы число вводимых поправок К по (6) не зависело от величины Т, т.е. чтобы иметь постоянную структуру блока 15, рас- счет К и 1 проводят исходя из возможных V,

МАКС

МАКС

то

1

МАКС

1о +

VMfklfin MAtC J

V . нАке Sbort 1о

Если реально скорость перемещения изделия 1 равна , , то выражение (8) учитыЬает погрешность и введения поправок не требуется, если некоторая V VHAKC и (VMAKC- V) ;;, ID О необходимо из значения IMAKC, вычесть 1о, если скорость еще меньше, то ( - V)

С млкс оп 1о J то необходимо из 1 -

ИАКС.

каждая.

Устройство работает следующим образрм.

На изделие 1 наносится магнитная метка элементом 4 нанесения. При движении изделия в зависимости от ег

вычесть все К поправок Hcjgof,

направления метка воспроизводится элементом 2 или 3 и вьщеляется соответствующим фазовым детектором 5 или 6. Независимо от направления перемещения сигналы с. фазовых детекторов через схему ИЛИ 7 поступают на триггер 8, который управляет формирователем 9 так, что не при каждом изменении состояния триггера 8 при фиксации очередной метки с фррмиро),

ер1397708

при реверсе имеются два канала фик- сатдии меток: элементы 2, 5, 7-9 в первом канале и элементы 3, 6-9 во

троfTхисеетьас- звтором канале, то величины ч различны при движении каната в одну и друг, ю сторону, соответственно гГ

и I

o

г

и Ipj. Поэтому и рассчи10

(8)

(9)

15

ения ние ене;;, ения )

ная и т его

20

тываемые по формулам (1), (2), (5) величины также имеют два значения в зависимости от направления движения изделия. Эти величины фиксируются в блоках 13, 17 и 19 в виде двух чисел, а выбор одного из из них ос ществля- ется в зависимости от состояния триггера 10 реверса посредством коммутаторов 23-25.

Перед началом работы устройства переключателями 13 выставляются значения t и Т,

gof,)

я ооттектфорждомри ро , определенные экспериментально, например, как тангенс угла наклона к оси абсцисс, построенного по выражению ( 1) , в регистр 19 уставок заносятся значения 25 1 и Ij, определяемые по формуле (8), в регистр 17 поправок - значения (1 и . полученные исходя из допустимой погрешности измерений доп .

BpeNm занесения поправок задается каналом измерения времени, в который входят высокостабильный генератор 11 (с точностью не менее чем на порядок вьшге У Зол ) делитель 12 и счетчик 14. В зависимости от состояния триггера 10, воздействующего на коммутатор 23, устанавливается коэффициент деления делителя 12 рав30

35

ным ч

сили

сЧисло импульсов

() подсчитывается счетчиком 14, разрядные выходы которого поданы на входы кодирзтощего блока 15. Внутренняя организация блока 15 позволяет реализовать вьфажение (5). На выходе

вателя 9 в элемент 4 подается импульс g блока 15 появляются сигналы на вветока противоположной полярности. В результате стирается поедьщущая метка и наносится новая магнитная метка, которая считывается в последующем цикле измерений перемещения изделия 1. Выходы фазовых детекторов 5 и 6 также поданы на раздельные входы триггера 10 реверса. Поэтому состояние этого триггера однозначно соответсвует направлению перемещения изделия. Время t между простановкой последующих меток определяется выражением (2), а расстояние 1 между метками выражением (1). Поскольку

дение поправок через интервалы времени t

t

-t

t, что соответ50

55

ствует выражениям (7).

Измерение перемещений производится как операция алгебраического суммирования уставок с учетом реверса и введения поправок. Из регистра 19 уставок значение 1 (или 1) ц зависимости от состояния триггера 10 реверса через коммутатор 25 и ключевую схему 21 и по сигналу считанной метки с элемента ИЛИ 7 подается на регистр 18 длины базы. Элемент 26 зажержки вводится для того, чтоб

дение поправок через интервалы времени t

t

-t

t, что соответ

ствует выражениям (7).

Измерение перемещений производится как операция алгебраического суммирования уставок с учетом реверса и введения поправок. Из регистра 19 уставок значение 1 (или 1) ц зависимости от состояния триггера 10 реверса через коммутатор 25 и ключевую схему 21 и по сигналу считанной метки с элемента ИЛИ 7 подается на регистр 18 длины базы. Элемент 26 зажержки вводится для того, чтоб

предварительно записанное в регистре 18 число было передано через ключевую схему 22 в регистратор 28, что исключает ошибку вычисления.

Одновременно через коммутатор 24 с формирователя 16 через ключевую схему 20 в регистр 18 вводится соответствующая поправка (J lo (или (S lot ) Полученное таким образом исправленное значение длины базы с учетом поправки хранится в регистре 18 до прихода следующего импульса считанной метки. Тогда оно передается через схему 22 в накапливающий регистратор 28, где алгебраически суммируется с ранее зафиксированным там значением перемещения. Вывод величины перемещения осуществляется на регистраторе 27.

Формула изобретения Устройство для измерения перемещенуя реверсивно движущихся ферромаг- 2& формирователя разнополярных импульнитных изделий, содержащее элемент нанесения магнитных меток, два элемента воспроизведения и соединенный с ними блок электронной обработки, включающий .элемент ИЛИ., два фазовых детектора, каждый из которых входами соединен с одним элементом воспроизведения, а выходом - с двумя входами элемента ИЛИ, формирователь разно- полярных импульсов, входом соединенный с выходом элемента ИЛИ, а вьрсо- дом - с элементом нанесения магнитных меток, счетчик, соединенный с входом формирователя разнополярных импульсов, и регистратор, о т л и

5

0

чающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, блок электронной обработки снабжен допол- нительньши высокостабильным генератором с делителем частот, переключателями и соединенным с ними первым коммутатором, последовательно соединенными регистром поправок, вторым коммутатором и первой ключевой схемой, блоком кодирования, входами соединенным с выходами счетчика, формирователем импульсов, входом соединенным с выходом блока кодирования, а выходом - с вторым входом первой ключевой схемы, последовательно соединенными регистром уставот,, третьим коммутатором, второй ключэвой схемой, регистром длины базы, третьей ключевой схемой и вторьи-з регистратором, выходом соединенным с входом первого регистратора, rpj-irrepoM, входом соединенным с выходом элемента ИЛИ. а выходом - с вторым входом

сов, элементом задержки, входом оединенным с выходом элемента ИЛИ и вторым входом третьей ключевой схемы, а выходом- с вторым входом второй ключевой схемы,триггером реверса, S-входом соединенным с выходом первого фазового детектора, R-входом - с выходом второго фазового детектора, а выходом - с вторыми входами трех коммутаторов, выход первой ключевой схемы соединен с вторым входом регистра длины базы, выход делителя частот соединен с вторым входом счетчика, а второй вход - с выходом первого коммутатора.