Устройство для измерения перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к коигриль- но-измерительной технике и может быть использовано для контроля деформаций при статических испытаниях объекта.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния посторонних засветок и экранирования излучателей.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 и 3 - временные диаграммы сигналов блоков устройства.

Устройство состоит из оптического и электронного трактов. Оптический тракт состоит из опорного излучателя 1 , установленного на неподвижном основании, двух основных излучателей 2 и 3, предназначенной для установки на подвижном объекте на заданном вдоль направления измеряемых перемещений расстояния г друг от друга, двух вспомогательных излучателей 4 и 5, установленных на расстоянии г друг от друга вдоль этого же направления, расположенных по ходу излучения зеркала 6 с приводом 7 вращения, образующих сканируюпий элемент, объектива 8, оптическая ось которого перпендикулярна оси вращения зеркала 6, диафрагмы 9 с вспомогательной и рабочей целями, линзы 10 и фотоприемника 1 1 .

Электронный тракт состоит из стро бируемого компаратора 12 и двухпоро- гового дискриминатора 13, входы которых подключены к выходу фотоприемника 11 , измерителя 14 временных интервалов, вход которого соединен с выходом стробируемого компаратора 12 вычислительного блока 15, вход которого соединен с первым выходом измерителя 14, коммутатора 16, счетный вход которого соединен с вторым выхо дом измерителя 14 временных интервалов, логического анализатора 17 и генератора 18, выходы которых соединны с выходом двухпорогового дискриминатора 13, буферного блока 19, входы которого подключены к выходам генератора 18, формирователя 20 строба, первые два входа которого подключены к выходам буферного блока 19, а выход подключен к входу управления стробируемого компаратора 12, к входам стробирования двухпорогового дискриминатора 13 и коммутатора 16, тригера 21, блока ,22 сброса,порогового

10

5

0

5

4 30

35

40

50

55

блока 23, вход которого соединен с вторым выходом буферного блока. 19, а выход подключен к входу сброса триггера 21. Логический анализатор 17 имеет три выхода. Первый выход логического анализатора подключен к входу управления формирователя 20 строба, второй выход соединен с входом установки триггера 21, выход которого подключен к входу блока 22 сброса, третий выход логического анализатора 17 соединен с входом управления генератора 18. Два выхода блока 22 сброса подключены параллельно буферному блоку -19 к выходам генератора 18. Два выхода питания коммутатора 16 подключены соответственно к входам излучателей 2, 3 и 4, 5, третий выход питания коммутатора подключен к излучателю 1, информационный выход коммутатора подключен к вычислительному блоку 15.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии коммутатора 16 включены излучатели . и 3. При этом на четвертом выходе коммутатора 16 установлен цифровой сигнал, соот- ветствуклоий логической единице. Ичлу- чатель 1 включен постоянно независимо от состояния коммутатора 16. Излучение пкчкненных излучателей 1-3 попадает на зеркало 6, которое направляет его через объектив 8, диафрагму 9 и линзу 1 0 на фотопрнемник 1 1 . При вращении зеркала 6 излучение излучателей 1-3 поочередно попадает во входной зрачок объектива, при этом на пелево 1 диафрагме 9 сначала на вспомогательной, а затем и на основной шели, появляются изображения излучателей 1-3. R результате на выходе фотоприемника 11 формируется пара электрических импульсов от каждого включенного излучателя (сигнал Q на фиг.). Первый по времени импульс пары является вспомогательным импульсом, поскольку формируется при сканировании изображения излучателя через вспомогательную петь. Второй импульс каждой пары является основным. Центры основных импульсол соответствуют моментам времени t, t и t }. Предварительно при юстировке и настройке излучателей 1-3 добиваются, чтобы амплитуда напряжения вспомогательных импульсов находилась в интервале значений Нмин. маис- ПРИ этом если pa51f

бота излучателей 1-3 не стробирует- ся, то амплитуда оснопных импульсов будет равна амплитуде вспомогательных импульсов, что показано штриховой линией на фиг... В исходном состоянии стробируемый компаратор 12 закрыт, а двухпороговый дискриминатор 13 открыт. По уровню вспомогательного импульса сигнала Q на выходе двухпорогового лигкрнмппаiоpa 13 формируется цифровой сигнал $ . Длительность ттого сигнала пронеря- ется в логическом анализаторе 17 на соответствие ранее заданному аппаратным путем требованию. Передний фронт сигнала S запускам г логический алашзатор 17. згпуск ana HI ia- тора 17 соотвегсгвует начапу никла анализа входпо о сигнала, длптель- ность никла Тц. Передним ()ронгом сигнала 0 усганавлинает г высокий активный уровень сигнала Ь на третьем выходе логнческо о ант лики орд 17 Сигнал Ь , поступая на н-:од управления генератора 18, paiperiaer Нормирование Tpevrojibiibix импутьгон. При наличии на входе генератора 18 акпт ного сигнг ia о генерация narpjiieium треугольном формч осупес т вл iei гя по двум выходам гепсратра 18. На данных выходах начинает формиронат ь- ся нарастающая часть сигналов 1 и а с заданной скоростью ty . На первом выходе анализатора 17 Нормирует - ся сиг нал управления Ж, запрещающий в течение длительности цикл, анализа Тц формирование строба управления е на выходе Формирователя 20. Пели цифровой сигнал Q представляет из себя одиночный импульс с длительностью С , большей заданной длительности Ј д,и и меньпей, чем заданная сумма длительностей CWV1M +4t , то с момента окончания сигнала § на выходах генератора 18 начнется генерация сигналов, спадаю: tux с заданными скоростями tp, В и Cf у . При достижении HP пряже ниями 1 и порогов срабатывания формирователя 20 строба на выходе формирователя 20 возбуждаются передний и задний фронты строба управления 6 . Параметры Р и У1 при выбранном значении угла fa задаются так, чтобы строб в перекрывал основной импульс выходного сигнала фотоприемника 11. При равномерной скорости вра:цения зеркала 6, за- данной ширине вспомогательной щели

и размере пзоора -«гния излуч.меля граничные значения шя vi поп р , Ґ однозначно определяю ся через ширины непрозрачного проме ка r-itv- ду щелями диафрагмы ч.

Увепичепип нпп уменычение длительности сигпапа 01 , которое может происходить при от

Q одного просмотр.ч поля обзора к другому, приведет и предлагаемом устройстве к пропорциональному изменению как задержки момента появления строба 6 , так и дчптгчьнос сти самого строб.1 6 . Это означает, что при формировании строба vnpaine- ния о гслежнпа тгя дрейф скорости вращения зеркала А в предела-; стпующпх допчггимых измокмпп1 дпп0 тельное ги с-игнала Д . Псч тупач на

вход управ нмшя с гробпр ем.м о компа- раюра 1J, строО Ј открываем i 1 на время своей дли тел i HO in. Этот же строб блокирует pjix1 у д ---5 порогового дискриминатора 1 1 и не- личивает ни i em иппость каждого и i излучателей 1-1, инициированных ран. г. Предварительно при настройке и игуч - I тепеи 1-5 доОипакчгя такой амплпгуиы

,-. рабочего пмшльса, чт( она прсмш- шала iiopoioBfiii у ичнмп Г (4- руемого компаратора 12. Напряги n:if U с, задается гак, HIOIMI его роличина превосходила максим. п.ное noi i . па- прчжение двухпороготюго ;ьн

0

5

5

ДАО КС

. . Такое coo i неимение

гора 13

обеспечивает Нормирование циИровп-. импульсов па ппходе стробпр1епогл компаратора 12 только oi предвари i но corласопанних по мощности, ратме- рами управляемых источников 1-3 излучения. Те же посторонние излучатели пли источники освещения, отклики которых также соответствуют наперед заданным амплитудным и врс. г- енчцм требованиям, не смогут возбудить цифровых импульсов Ч, поскольку амплитуда соответствующего им основного импульса остается в интервале (, 0 IW).(

Процессы, происходящее в устройстве при анализе сигнала с Но го- приемника 11 при маскировании одного из излучателей 2 или 3, показаны па фиг.З. Передние фронты выходного сигнала двухпорогоиого дискриминатора 13 $ перезапускают логический анализатор 17 через интервалы времени С, и Сг , длительность

О

V

ЦТ II

( 1 ОГ IN , Ц1Пр INK Р , МС IIP im и т яте ПШТРПТ-НПГ гь

lit та 1ц у О ичивп- 1о о опч и и i aii i ,11 а i it пни и, го mi нче1 I 7 окоп i м IP ц тк, 111 т г ц 11 г р т G о i i - р

IT1Ь Ь . 111 с 411 i -

IIiII « ЛрОНГаМ С III НЧ -

I М 1 V01 ИМГ V ТЬГП , ,

р i i pi i т ер I и

01

1

i 3 i nt рт п 1J . Нит J Р

по окончтнии

и 1 т

ц OnnjJIp Ll ПОЯВЛ1- 1 1Я п у р I }i

i.

М i i fiii

1

ТО 1 Г О г

С 1 р г г ч , п .

1 Я Г П С IИ11 I т II Т )(П 1, Т i 1 1ПЧ I 11104

р i 1 ( Яг ТШР

ч он. I 01 i пт сриI тр- 1 Р О ТР Г Г1 П Я IT Г 1C Г1 f .т имТ т Г i 1 f П Про- 1ИР .11 Пi1 т го I I i И , 1 113п т ц тют Г т . Ч Т ( Т- I 1 1 лрТ1 1) 13 1П111 Ь , ПИ i pMI I Я I 1 S ) ПВРГ iHH

пп гс i in оп тцпат

1 1 П1 1 1Ср( п } ТС 1L МСЦС ПИ 1.

и i i i ю м пик ie г тчирова- II ( Qoи о тин ит 1ппл,чатеi 5 не i(c i ируется, на выходе

ОЧП р 1 I 1 )ОрМЛр тЮТСЯ т pi ЦИ14)III им ттп, по которым опреде- г п i и i° пят штртей 4 и 5,

П 1 I Ч П i OtI Ч C ICHGTllie ОТНОТ I т i i7 епеи 2 и 3.

п

)1 СИ

it ч о б р е г е н и я

i,i п тпо итг итиерг иш перемоЦП Ц ( гс Т( три И гут11ГР1Я,

псрччп п котошг criHoBJicii на не- no,iniirii(i ( ( ( новачии, а пторой и тре0

5

0

5

0

5

0

5

0

таи пре шатчачены пчя мзтанор и нч KOI тренируемом объекте плоть ав- j ения измеряемых перрмеп рний, рас- г 1п опные по хо;т шл чения от из- л атР трй злсмент, объ- слтип, тип(1р1гм , ыня и Лотоприем- НИ1- и после топаю и но включенные 5 мг1итель врсменнп итерпиюв и HLI incj 1теги ими бпок, отличаю- 1 с- е с я TLM, что, г це.1ью повыте- пи точности, с но снрб/пено стробируСИЫМ I ОМПС р Г POM, PI jlKi4t.HHbD1 МРК.1У

1отоприемнш ом и иi шрпте ем временных гоь, нос н поттеги но сое- (инепшмн TBonopoiOBiiM писнримтшаПрТМ, Hf liiMH ПКKOTOpOI О ПО1КТЩ4t ч i mi п ) мни т, тгсераГО 1О 1 С Н1 Я Tdl СП 1 )1 , 1(ЪРП ИМ б 1О104, триг рро нion брогч. пмci ti i отсрот п г iMI п п пчллельm икс -чч тс к р 11pi i-i iat бус1 epiioi о бтси i, ткс п ч i пь но соспиНС11Ч1№И Ю1ИЧСС1 М И 1 III ПТрОМ, Н/ 01 СЧОрС Г ПОПII ВТ П} ЦВ Хпоро OBOI о днпрпшшп i и йнфмирп- нп то 1Я гтроГч, пгс пи п трети чхо- ILI котор j с; i i u нп к первом и

нторо п чпчотчм t i io гюта, ч

ВЫ ОД IIOU 11 СИ 1 Н Olv П11Н LH11

гропцрм юго коми pi pi и f с i р it чрончния Д1 п с i го искри. И 1 ОрЧ„ 1 1 Ор III II ip IIII ВЫ ( Д11 ЛОi и ii (го 1нчячич1опч пс IK по ены к h i о; триг cpi и правляю- нег w- о ifiir ar p , омч т 1тором, ч рпьп вы од питгния оторого под- 1 Ю1СН к первои и i пччт елю, пгорой вылот, питания - к втором% и треть- ем miv«nieinM, а вчо строблрова- ния - к выхода с - рмироячтепя строба, i четвертью и пятым ичтл ча тетями, почыюченными к rpt п PMV выходу питания коммутатора, измеритель временных интерва юв выполнен г допол- нитепьным выходом, тодюпоченным к счетному входу коммутатора, вычислительный бло шппнен с вторым входом, подключенным к инЛопмациочно- му ВЫВОДУ оммутатора, а чиасЬрагма выполнена с чспгмсп ательной щелью.

J

К)

LO

в

сч.

ON Ю J

Ж

1

UMOKC

и

мин

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Поль изобретения - попьпченне точности за счет уменьшения влияния посторонних тяспеток и экранирования излучателей. Устройство состоит из излу- члтеля 1, установленного на неподвижном основании, излучателей 2, 3, 4 и 5, предназначенных для установки на контролируемый объект, сканирующего зеркала 6, фотопрнемника 11, строби- ругмого компаратора 12, измерителя 14 временных интервалов, коммутатора 16 и логического анализатора 17. При маскировании излучателей 2 или 1 по сигналу с второго входа измерителя 14 происходит отключение коммутатором 16 излучателей 2 и 3 и включение изпучатолей 4 и 5. 3 ил. % (Л о to J 00 со ел Фаг1

Фиг. 3