Устройство для измерения погрешности штрихов лимба Советский патент 1992 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к области измерительной техники для измерения углового расположения штрихов круговых шкал, Преимущественная область использования предлагаемого устройства - измерение лимбов геодезических приборов, круговых растровых шкал для преобразователей круговых перемещений, используемых в приборостроении и в системах контроля перемещений машин и станков с ЧПУ.

Известны устройства для измерения круговых шкал-лимбов геодезических и уг- лоизмерительных приборов, описанные в книге: С.В.Елисеев. Геодезические инструменты и приборы. Основы расчета, конструкции и особенности изготовления, М.: Недра, 1973г., с. 140-154.

Согласно этим устройствам, постоянный угол, при помощи которого производится измерение лимба, образуют двумя парами измерительных приборов (микроскопов), установленных на диаметрально противоположных штрихах лимба, составляющих так называемые диаметры штрихов лимба. Откладывая выбранный угол целое число раз на лимбе находят вероят- нейщее значение погрешности штрихов. Для повышения точности измерения меняют номинальную величину откладываемых углов, меняя угловое расстояние между парами микроскопов. Недостатком данного способа и устройства для осуществления способа является то, что применяются довольно большое число измерительных приборов - четыре, по которым снимаются показания, сложная обработка результатов измерений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству, его прототипом, является устройство для осуществления способа по заявке № 4037217/25-63/102708. Согласно спосО бу с помощью трех измерительных приборов (ИЛ), измеряют положение штриха номинально противоположного под контрольным ИП. через шаг измерения совмещая штрих под третьим ИП .Способ отличается и тем, что дополнительный ИП и контрольный ИП перед началом измерения устанавливают так, чтобы при повторных разворотах лимба на 180°, показания обоих приборов имели усредненное значение (одинаковые показания, но с противоположным знаком).

Недостатком осуществления устройства по данному способу является то, что измерительная информация снимается от двух ИП при совмещении штриха с оптической осью третьего ИП. Два ИП должны быть измерительными, поэтому обрабатывается довольно много измерительной информации, процесс трудно автоматизировать.

Целью предлагаемого устройства является автоматизация измерения и повышение его производительности, т.е., его автоматизация путем выполнения двух ИП в качестве индикаторов о совпадении абсолютных значений амплитуды сигнала от положения штрихов, а измерение выполняя

только одним - третьим ИП.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве по способу согласно заявке № 4087217/25-63/102708, оно снабжено делителем частоты, инвентарем,-схемой совпадения, ключом и регистрирующим прибором, измерительные приборы выполнены в виде фотоэлектрических микроскопов, Один из которых через инвертор подсоединен к схеме совпадения, к которой

подсоединен и диаметрально противоположный микроскоп, выход от схемы совпадения подсоединен к делителю частоты, выход с которого подсоединен к управляющему выходу ключа, к другому входу которого подсоединены выход третьего фотоэлектрического микроскопа, а выход ключа подсоединен к входу регистрирующего прибора.

Устройство с перечисленной совокупностью признаков заявителю неизвестно. Поэтому считаем заявленное устройство новым.

Составляющие элементы заявляемого устройства в отдельности широко известны.

Однако, в данном случае они сообщают свойство (способность измерение регистрировать только от одного ИП и автоматизиро- вать процесс измерения), которое неизвестно в аналогах.

На фиг. 1 показана схема устройства.

Устройство содержит измеряемый лимб 1, над ним установлены два фотоэлектрических микроскопа (ФЭМ)2 и 3 на диаметрально противоположных штрихах лимба, ФЭМ

4 установлен на штрих лимба, расположенный на расстоянии pi от линии установка ФЭМ 2 и 3 с пока неизвестной погрешностью Д б р2 п - 1 Выход от ФЭМ 2 подсоединен через аналоговый инвертор 5 к

0 схеме совпадения 6, к другому входу которой подсоединен выход от ФЭМ 3. Выход из схемы совпадения 6 подсоединен к входу делителя частоты 7, а из него - к управляющему входу ключа 8. К другому входу ключа

5 подсоединен выход от ФЭМ 4. Выход от ключа подсоединен к счетно-регистрирую- щему устройству 9 (компьютеру, печатающему устройству). КФЭМ 2 и 3 тумблерами 11 и 12 может подключаться показываю

щий прибор 10.

Устройство работает следующим образом.

При помощи поворота лимба 1 на 180° и обратно ФЭМ 2 и 3 устанавливаются симметрично в плоскости оси вращения лимба, т.е., так, чтобы при повороте лимба на 180°, расположение штрихов под обоими микроскопами было одинаковой величины, но с противоположным знаком. Процесс выставления оговорен в прототипе-заявке № 4087217. При помощи котировочных перемещений ФЭМ 2 и 3, они выставляются так, чтобы были в плоскости оси вращения лим- ба. При выставлении используются два диаметрально противоположные штрихи, т.е., штрихи в положении 0° и 180° лимба.

ФЭМ 2 и 3 будут выставлены на точном углу 180° тогда, когда показания Ci ФЭМ 2 и Сп-н ФЭМ 3 будут в такой зависимости: d -Cn+i, а при развороте лимба на 180° эти значения тоже равны, но с противоположными знаками: -Ci Cn+i Здесь i - порядковый номер штрихов, по которым производится отсчет: i 0, 1.2, ... 2л-1.

При выставлении О - вому штриху при- сваивается значение погрешности Со 0. Тогда после совмещения О штриха под ФЭМ 3, микроскоп 2 отсчитыва- ет истинное значение погрешности геиштриха Сп д (рг . Измерения при выставлении выполняются подключением поочередно ФЭМ 2 и ФЭМ 3 к показывающему прибору 10 при помощи тумблеров 11 и 12. После выставления тумблеры 11 и 12 отключаются и начинается измерение от исходного-симметричного расположения и штрихов относительно линии микроскопов,

При вращении лимба всегда будут моменты, когда каждая пара диаметрально противоположных штрихов займет симметричное расположение относительно оптиче- .ской оси ФЭМ 2 и 3. Сигналы от ФЭМ 2 и 3 поступают на схему совпадения 6, только от микроскопа 2 этот сигнал идет через инвертор 5, После инвертора аналоговые сигналы микроскопов имеют одинаковые знаки и при достижении равенства их амплитуд, схема совпадения б выдает .сигнал в делитель частоты 7. В делителе частоты 7 задается количество импульсов, через которое должен регистрироваться результат измерения погрешности расположения штриха под ФЭМ 4 в данный момент (например, через каждые 100 совпадений пар штрихов растрового лимба). Через заданное число совпадений делитель частоты 7 выдает управляющий сигнал в ключ 8, при котором ключ открывается и пропускает от ФЭМ 4, аналоговый сигнал, который пропорционален величине расположения штриха лимба под ФЭМ 4 в тот момент измерения. Информация измерения поступает в регистрирующий прибор 9, где хранится для дальнейшей обработки и представления в виде таблицы, графика.

Поочередный ввод результатов измерения Ct позволяет высчитать все погрешности угла расположения штрихов в лимбе. Последовательность расчета следующая. Составляется система управлений

C2r,.i ., С2„-г 2„-2-7 „-,-1)4Сп--) с, )

) + A

количество штрихов i 0. 1,22n-1.

При этом, из условий выставления микроскопов известно .что д р0 - 0: б /)п - извест- ная величина; Д - : Вышеуказанных уравнений можно составить (2п+1) с таким же числом неизвестных. Решение находится обычными средствами или программным методом путем последовательного расчета.

Благодаря упрощенной схеме измерения, результаты вводятся только из одного ФЭМ, поэтому возможно процесс измерения провести во время непрерывного вращения лимба, учитывая быстродействие современных схем электроники. Положительный эффект - достигается за счет наличия фотоэлектрических микроскопов, соединенных через инвертор в одной ветви в схему совпадения, делитель частоты, ключ, к которому подсоединен третий - измерительный микроскоп и в регистрирующее устройство. Наличие такой схемы измерения упрощает процесс и увеличивает производительность измерений.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что повышение производительности измерения лимбов - очень важная задача в метрологии лимбов. Измерение лиЛбов очень трудоемкий процесс, особенно сбор измерительной информации, что положительно решает предлагаемое устройство.

7 17750388

Производительность измерения увеличива-процесса измерения, оно снабжено индициется примерно в 4-5 раза по сравнению срующим блоком, электрически связанным с

известными. В итоге ожидаемая технике-выходами диаметрально расположенных

экономическая эффективность составляетприборов, инвертором, схемой совпадения,

примерно 17,5тыс. руб. в год на одну изме-5 один вход которой через инвертор связан с

рительную установку, что для более широко- выходом одного из измерительных прибого применения составит значительнуюров, второй - с диаметрально расположенэкономию.ным прибором, делителем частоты, вход

которого связан с выходом схемы совпадеФормулаизобретения10 ния, ключом, управляющий вход которого

Устройство для измерения погрешно-связан с выходом схемы совпадения, инсти штрихов лимба, содержащее три изме-формационный вход ключа связан с выхорительных прибора, два из которыхдом третьего прибора, и регистрирующим

расположены диаметрально противополож-прибором, вход которого связан с выходом

но один относительно другого, отличаю-15 ключа, а измерительные приборы выполнещ е е с я тем, что, с целью автоматизациины в виде фотоэлектрических микроскопов.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам измерения круговых шкал-лимбов. Цель изобретения 3 автоматизация процесса измерения. При помощи поворота лимба 1 на 180° и обратно на фотоэлектрических микроскопах(ФЭМ)2 и 3 устанавливаются симметрично в плоскости оси вращения лимба, т.е. так, чтобы при повороте лимба на 180° расположение штрихов под обоймы микроскопами было одинаковой величины, но с противоположным знаком. При вращении лимба всегда будут моменты, когда каждая пара диаметрально противоположных штрихов займет симметричное расположение относительно оптической оси ФЭМ 2 и 3. При измерении в схеме 6 совпадения фиксируется одинаковое значение амплитуд ФЭМ 2 и 3, а измерительная информация от третьего микроскопа 4 через ключ 8 передается в регистрирующий прибор. 1 ил. (Л С ч4 VI СЛ О (л) СО Сл)