Устройство для автоматического контроля параметров торцового и радиального биений тел вращения Советский патент 1992 года по МПК G01B7/14 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения торцового и радиального биений тел вращения, например жестких магнитных дисков.

Известно устройство для автоматического контроля параметров торцового биения магнитных дисков, содержащее шпиндель с электроприводом вращения, на котором крепится контролируемый магнитный диск, аналоговую схему измерения, включающую

емкостной бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь и дифференцирующие усилители для измерения скорости и ускорения торцового биения, коммутатор, устройство перемещения датчиков, дополнительный информационный диск и схему управления записью измеренного сигнала с суммированием с целью увеличения точности измерения путем повышения отношения сигнал /шум.

Известное устройство не может обеспечить точность измерения без учета характеXI

Јь О Ю О Ю

ристик измерительного датчика перемещений и погрешностей, возникающих при изменении внешних условий, дрейфе характеристик схемы измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля геометрических параметров магнитных дисков внешних запоминающих устройств ЭВМ, содержащее прецизионный шпиндель с закрепленным на нем син- хродиском, контролируемый магнитный диск, установленный на прецизионном шпинделе, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь, второй фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, второй дифференцирующий усилитель, оход которого подключен к выходу второго фильтра, и коммутатор, входы которого соответственно подключены к выходам первого фильтра, второго и третьего дифференцирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу коммутатора, блок обработки и управлений, блок позиционирования датчика, датчик угла поворота шпинделя и датчик оборотов шпинделя, причем входы блока обработки и управления подключены к выходам датчика угпз поворота шпинделя, датчика оборотов шпинделя, аналого-цифрового преобразователя, а его управляющие выходы подключены к коммутатору, аналого-цифровому преобразователю, блоку позиционирования датчика и приводу вращения шпинделя и узел калибровки,

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения,посколь- ку показания датчика перемещения калибруются для одного фиксированного перемещения и не обеспечивается калибровка датчика перемещений во всем диапазоне измеряемых перемещений, а также в режиме измерения скорости и ускорений биений.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем компенсации систематической погрешности датчика перемещений,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического контроля параметров торцового и радиального биений тел вращения, содержащем прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую в себя последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь, второй

фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, второй дифференцируюший усилитель, вход которого подключен к выходу второго фильтра, и коммутатор, входы которого соответственно подключены к выходам первого фильтра, второго и третьего дифференцирующих усилителей, аналого0 цифровой преобразователь, подключенный к выходу коммутатора, блок обработки и управления, блок позиционирования датчика, датчик угла поворота шпинделя и датчик оборотов шпинделя, входы блока обработки и управле5 имя подключены к выходам датчика угла поворота шпинделя, датчика оборотов wn ГДР.ЛЯ, аналого-цифрового преобразователя, а его управляющие выходы подключены к коммутатору, аналого-цифровому преобра0 , блоку позиционирования датчика и приводу вращения шпинделя, узел калибровки, последний выполнен в виде вибратора, оптически связанного с ним лазерного интерферометра и блока управления вибратором,

5 вход которого соединен с выходом блока обработки и управления, а выход интерферометра соединен с входом блока обработки и управления, вход вибратора соединен с выходом блока управления вибратором.

0На чертеже представлена функциональная схема устройства для автоматического контроля параметров торцового и радиального биений тел вращения.

Устройство содержит контролируемый

5 объект 1, жестко закрепленный на прецизионном шпинделе 2 с приводом 3 вращения, аналоговую схему 4 измерения, бесконтактный датчик 5 перемещения, измерительный преобразователь 6, первый 7 и второй 8

0 фильтры, первый 9, второй 10 и третий 11 диференцирующие усилители, коммутатор 12, причем бесконтактный датчик 5 перемещения, измерительный преобразователь 6, второй фильтр 8, первый 9 и третий 11 диф5 ференцирующие усилители соединены последовательно, вход первого фильтра 7 соединен с выходом измерительного преобразователя 6, вход второго дифференцирующего усилителя 10 подключен к выходу

0 второго фильтра 8, входы коммутатора 12 подключены к выходам первого фильтра 7, второго 10 и третьего 11 дифференцирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 обработки и

5 управления, блок 15 позиционирования датчика, синхродиск 16, диск 17 угла поворота шпинделя и датчик 18 оборотов шпинделя, причем вход аналого-цифрового преобразователя 13 подключен к выходу коммутатора 12, входы блока 14 обработки и управления

подключены к выходам датчика 17 угла поворота шпинделя, датчика 18 оборотов шпинделя, аналого-цифрового преобразователя 13, а управляющие выходы блока 14 обработки и управления подключены к ком- мутатору 12, аналого-цифровому преобразователю 13, блоку 15 позиционирования датчика и приводу 3 вращения шпинделя. Узел 19 калибровки выполнен в виде вибратора 20, оптически связанного с ним лазерно- го интерферометра 21 и блока 22 управления вибратором, вход вибратора 20 соединен с выходом блока 22 управления вибратором, вход которого соединен с выходом блока 14 обработки и управления, а выход лазерного интерферометра 21 соединен с входом блока 14 обработки v, управления.

Устройство работает следующим образом.

Под управлением блока 14 обработки и управления позиционер 15 подводит бесконтактный датчик 5 перемещения в позицию калибровки. Блок 14 обработки и управления устанавливает амплитуду колебаний заданной частоты для подвижного элемента вибратора 20 под воздействием блока 22 управления вибратором. При этом амплитуда колебаний контролируется лазерным интерферометром 21 и двоичный код амплитуды биений подвижного злемен- та вибратора передается на блок 14 обработки и управления. По измеренному с помощью лазреного Интерферометра 21 значению амплитуды биений в блоке 14 обработки и управления вычисляются соответ- ствующие амплитудные значения скорости биений (первая производная)-и ускорения биений (вторая производная) по формулам Ас A627Tf; Ay / s2jtf, где f - частота колебаний вибратора; Аб - амплитуда биений.

Вычисленные значения запоминают в оперативной памяти блока 14 обработки и управления.

После установки заданного значения амплитуды биений проводят измерение би- ений подвижного элемента вибратора 20 с помощью бесконтактного датчика 5 перемещений. Сигнал с бесконтактного датчика 5 перемещений проходит через преобразователь 6, фильтры 7, 8 и дифференцирующие усилители 9-11 на входы коммутатора 12. Под управлением блока 14 обработки и управления с выхода коммутатора 12 сигналы, пропорциональные измеренным параметрам, поступают на.вход аналого-цифрового преобразователя 13. Двоичный код результата преобразования аналоговых сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 13 поступает в блок 14 обработки и управления. Измеренные с помощью бесконтактного датчика 5 перемещений значения параметров биений, скорости и ускорения биений сравнивают с образцовыми и вычисляют значения погрешностей, которые регистрируют в блоке 14 обработки и управления. Кроме того, в блоке 14 обработки и управления вычисляют и запоминают поправочные коэффициенты, которые используют для компенсации систематической погрешности при измерении биений, скорости и ускорений биений контролируемого диска 1.

Калибровку результатов измерения бесконтактного датчика 5 перемещений с помощью узла 19 калибровки проводят во всем диапазоне измерений устройства контроля параметров биений. После окончания калибровки позиционер 15 перемещает бесконтактный датчик 5 перемещения в зону измерения биений поверхности контролируемого диска 1. Блок 14 обработки и управления включает привод 3 вращения и приводит в движение шпиндель 2. Сигнал, вырабатываемый датчиком 18 оборотов шпинделя, определяет начало цикла измерения. Сигналы с датчика 17 угла поворота шпинделя, воздействуя через Блок 14 обработки и управления, запускают аналого- цифровой преобразователь 13, который преобразует поступающий на вход аналоговый сигнал в двоичный ход. Выбор измеряемого параметра биения, скорости или ускорения биений задается сигналами с блока 14 обработки v управления и коммутатором 12. Результаты измерений с учетом поправочных коэффициентом поступают в блок 14 обработки и управления.

Калибровка бесконтактного датчика перемещений и учет погрешностей, возникающих при изменении внешних условий и дрейфе характеристик схемы измерения, способствуют повышению точности измерения параметров торцового и радиального биений тел вращения.

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля параметров торцового и радиального биений тел вращения, содержащее прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь второй фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, второй дифференцирующий усилитель, вход которого подключен к выходу второго фильтра, и коммутатор, входы которого соответственно

подключены к выходам первого фильтра, второго и третьего дифференцирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к выход/ коммутатора, блок обработки и управления, блок позиционирования датчика, датчик угла поворота шпинделя и датчик оборотов шпинделя, входы блока обработки и управления подключены к выходам датчика угла поворота шпинделя, датчика оборотов шпинделя, аналого-цифрового преобразователя, а его управляющие выходы подключены к коммутатору, аналого-цифровому преобразователю, блоку позициониро0

вания датчика и приводу вращения шпинделя, узел калибровки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации систематической погрешности датчика перемещения, узел калибровки выполнен в виде вибратора, оптически связанного с ними лазерного интерферометра и блока управления вибратором, вход вибратора соединен с выходом блока управления вибратором, вход которого соединен с выходом блока обработки и управления, а выход интерферометра соединен с входом блока обработки и управления.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения торцового и радиального биений тел вращения, например жестких магнитных дисков, с помощью датчиков перемещений. Цель изобретения - повышение точности измерения геометрических параметров тел вращения. Устройство содержит прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, контролируемый магнитный диск, устанавливаемый на прецизи- онном шпинделе, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь, второй фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, второй дифференцирующий усилитель и коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки управления, блок позиционирования датчика, датчик угла поворота шпинделя, дат- ччк оборотов шпинделя и узел калибровки. Новым в устройстве является выполнение узла калибровки в виде вибратора, лазерного интерферометра и блока управления вибратором, причем выход последнего подключен к входу вибратора, а его вход- к выходу блока обработки и управления, выход вибратора подключен к входу лазерного интерферометра, а выход последнего - к входу блока обработки и управления. 1 ил.

/ 2

п.

№

г

Г)

ш

.. iui-i. эти

21

№