Способ измерения хода часов Советский патент 1990 года по МПК G04D7/12 

1

Изобретение может быть использовано в приборостроении, часовой промышленности при контроле часов, в контрольно-испытательных станциях и цехах. Часы 13 размещают на измерительной позиции с телекамерой 1 и датчиком 4, подсоединенными к блоку 3 переработки сигналов, к которому подсоединены генератор 2 эталонных импульсов. По сигналам датчика 4 изображение часов 13 вводится в блок 3 обработки сигналов, в котором определяются угловые положения стрелок часов относительно произвольно выбранного вектора, через определенное время изображение часов вводится повторно и определяются величины угловых положений стрелок. По величине угловых положений часовой и минутной стрелок судят о погрешностях часов, не связанных с ходом, а по величине углового положения секундной стрелки судят о величине хода часов. 2 ил.

СП

ю VJ

00

ел

о

Фиг./

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборостроении,особенно в часовой промышленности при массовом контроле хода часов в контрольно-испытательных станциях и в цехе.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения погреш.ности определения углового положения стрелок, а также повышение производительности за счет исключения необходимости базирования часов;

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ: на фиг, 2 - схема датчика определения времени начала или окончания движения секундной стрелки.

Устройство для реализации способа содержит фотодетектор - телевизионную камеру 1, генератор 2 эталонных импульсов, блок 3 переработки сигналов и датчик 4. Выходы телекамеры 1, генератора 2 и датчика 4 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 3 переработки сигналов. Телекамера 1 реализована на базе бытовой камеры Электроника ВЛ-08, генератор эталонных импульсов 2 реализован на базе системы Автохрон.

Блок 3 переработки сигналов состоит из трех блоков памяти 5-7, вычислительного блока 8 и блока 9 внешней памяти на магнитном носителе.

Индуктивный датчик 4 (фиг. 2) представляет собой приемник электромагнитного поля, возникающего во время движения шагового двигателя кварцевых наручных часов, и состоит из намотанной на ферритовый сердечник катушки 10, усилителя 11 и формирователя 12. С выхода формирователя 12 получаются прямоугольные импульсы, соответствующие интервалам времени с момента остановки секундной стрелки при ее скачкообразном от привода часового механизма перемещении до момента снятия показания ее мгновенного углового положения.

В случае применения предлагаемого устройства для измерения хода механических часов вместо индуктивного датчика определения времени начала или окончания движения секундной стрелки может быть использован акустический датчик.

Осуществление предлагаемого способа происходит следующим образом.

Контролируемые часы 13 произвольно располагают на измерительной позиции, расположенной под телевизионной камерой 1 и над датчиком 4. По сигналам с датчика 4. который сигнализирует об остановке секундной стрелки в процессе ее скачкооб

разного перемещения от привода часов, вычислительный блок 8 дает команду на ввод изображения контролиру1емых часов 13 в блок 5 памяти. При этом записываемое изо- 5 бражение часов квантуется по 256 уровням яркости, что вполне достаточно для устойчивого различения стрелок на фоне цветных циферблатов. Команда на ввод изображения часов в блок 5 памяти дается с задерж- 10 кой, необходимой для того, чтобы секундная стрелка стала неподвижна. Например, для часов с периодом хода 0,33 или 330 мс ввод . изображения в память происходит за время одного телевизионного кадра, т.е. 20 мс. По

15 сигналу с датчика 4, расположенного под контролируемыми часами 13, вычислительный блок 8 вводит показания генератора эталонных импульсов 2.

Вследствие того, что значение показа20 НИИ генератора 2, вводимое в вычислительный блок 8, синхронно с сигналом от датчика 4, время начала или окончания движения секундной стрелки определяется с более высокой точностью.

25 Через 2 с происходит запись изображения тех же часов в блок 6 памяти, также по команде вычислительного блока 8, синхронизированного с датчиком 4. Повторная за- пись значения генератора 2 в

0 вычислительный блок В не производится.

После выполнения указанных действий вычислительный блок 8 производит логическую операцию неравнозначности над блоками 5 и 6 памяти. Выполнение логической

5 операции состоит в сравнении соответствующих точек изображений блоков 5 и 6 на равенство (с учетом шумов аппаратуры). В случае равенства яркости точек изображений блоков 5 и 6 вычислительный блок 8

0 производит в блок 7 памяти запись кода О, в случае неравенства - 1,

После выполнения данной операции в блоке 7 памяти окажутся изображения двух сдвинутых между собой секундных стрелок

5 в двух градациях яркости (О и 1), что позволит легко определить положение секундных стрелок.

Вычислительный блок 8 по методу градиентного движения определяет уравнения

0 двух прямых (искомые секундные стрелки 1 и 2-го изображения).

Решая систему полученных двух уравнений, определяют точку их пересечения, т.е. координаты оси вращения стрелок. Зная

5 координаты оси вращения стрелок и зная, что три стрелки вращаются вокруг этой оси, можно определить, пользуясь методом градиентного движения, уравнения трех стрелок. Уравнение секундной стрелки

определено на предыдущем шаге, а используя тот факт, что минутная стрелка длиннее часовой, вычисляют уравнение часовой и минутной стрелок. Эти уравнения прямых позволяют определить угол между стрелкой и вертикальной осью, условно принятой за направление на 12. Углы между часовой, минутной и секундной стрелками и вертикальной осью, условно принятой за направление 12, обозначают как , (индекс 1 обозначает, что эти углы получены при первом измерении). Через интервал времени Т (с) производят второе измерение угловых положений стрелок ,99м2 . с2 . Очевидно, что эти величины связаны между собой следующей системой:

(951-1 + УГ Т +)mod360°;

2 ( + Т + (р)тоб 360° ; (1)

РС2 (РС + (Ос Т + (f) + (ро) mod 360°. 20

где (йЛ- , ,йЛ;) (1 /10, 1 /120) град/с - угловые скорости часовой, минутной и секундной стрелок соответственно;

(р- угол поворота незакрепленных часов между измерениями;

(ро- угол секундной стрелки, соответствующей величине хода часов за время измерения.

В системе (1) имеются три уравнения с двумя неизвестными (р . Решая первое и второе уравнение системы (1), определяют две величины i и .

Р -й)гТ :

(Р - -(ОмТ.(2)

Необходимость определения одного параметра из двух уравнений определяется тем, что система (1) может оказаться неверной, так как в измеренные величины углов вносятся погрешности как измерений, так и погрешности контролируемых часов, не связанные с ходом (например, слабый фрикцион стрелок).

Значения уя и должны быть достаточно близкими. Например, при разрешающей способности аппаратуры 256x256 точек это рассогласование не должно превышать 4%.

В случае несовпадения значений р и р2 можно предположить, что или повторно контролируются часы, или любая из стрелок стоит, или ход часов больше 30 с.

По любому из факторов часы брак уются.

Определяя значение р , как среднее 1 и 9 , и подставляя в третье уравнение системы (1), определяют требуемую величину ро

РО рс2 pc - (ОсТ - р.

(3)

5 Ю15

20

25

5

Таким образом, определяют за время Т ход часов, не закрепленных на измерительной позиции.

Синхронизация сигналов от датчика 4 с моментом ввода изображений контролируемых часов 13 и ввод значений эталонного генератора 2 позволит определит не только целые значения секунд хода часов, но и дробные его значения, что становится актуальным при допусках погрешности суточного хода часов 2 с в месяц или год.

Использование датчика, позволяющего более точно определять время начала или окончания движения секундной стрелки, позволит определять угловое положение секундной стрелки с дискретностью t с и интервал между импульсом от датчика и генератором эталонных импульсов с погрешностью 0,2 с. Следовательно, конечная погрешность определения хода по сравнению с прототипом повышается в 5 раз.

Нахождение угловых положений двух других стрелок и использование информации об объекте контроля позволяет контролировать часы без базирования на измерительной позиции.

Формул а изобретения

0

Способ измерения хода часов, заключающийся в том, что часы размещают на измерительной позиции, определяют угловое положение секундной стрелки, по которому вычисляют ход часов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и производительности процесса, перед вычислением дополнительно измеряют угловые положения остальных стрелок, повторяют все измерения дважды через определенный интервал времени, вычисляют координаты точки крепления стрелок и определяют их угловые положения относительно произвольно выбранного вектора, затем через эталонный интервал времени цикл измерений повторяют, определяют угол поворота часов и углы поворота стрелок, причем по углу поворота секундной стрелки определяют ход часов, а по углам поборота остальных судят о дефектах часов, не связанных с ходом.

IrKM

//

w

Vuz.Z