ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛИЧЕНИЯ Советский патент 1971 года по МПК G01B9/06 G01C1/06 

Изобретение относится к области метрологии.

Известны устройства для контроля угловых мер, построенные как фотоэлектрические гониометры. Такие устройства содержат поворотный стол, вращающийся с определенной известной скоростью, на котором установлена контролируемая мера, и фотоэлектрический датчик для фиксации моментов про.хождения кромок меры. Таким образом, угол поворота стола преобразуется во временной интервал, заполняемый калибровочными импульсами высокой частоты.

Однако известные устройства не обеспечивают точности измерений угла, необходимой для дистанционного сличения угловых мер с эталонными, в частности, потому, что не предусмотрен непрерывный контроль в процессе измерений за постоянством вращения стола.

В предлагаемом устройстве точность сличения мер, воспроизводимых между рабочими кромками с общей верщиной, совмещенной с центром вращения стола, повышается в результате того, что на пути светового луча, колеблющегося вдоль дуги светопоглощающей канавки, выполненной по окружности на внешней поверхносги стола, с эталонной частотой, промежуточной по отнощению к частотам синхронизации вращения стола и заполняющих калибровочных импульсов, установлен неподвижно по радиусу стола отражающий элемент, например, в форме стержня, а схема преобразования угла во временной интервал подключена к одному из входов с.хемы сравнения, на другой вход которой включены программные блоки, задающ 1е параметрические значения угловой величины отражающего стержня, его удаления от сличаемой меры и угла полного оборота стола на

360°, соответствующие эталонным частотам синхронизации, колебаний светового луча и калибровочных импульсов.

Принципиальная схема предложенного устройства для случая, когда эталонные частоты принимаются по радио из Службы времени и эталонных частот, приведена на фиг. I; на фиг. 2 - фотои.мпульсные диаграм.мы и шкалы тактовых импульсов. Радиоприемный узел / стройства настроен

на прием несущей эталонной частоты /. С помощью фильтров 2 п 3 происходит выделение частоты /2 и .модулирующей эталонной, сравнительно низкой частоты /V Фильтр 3 через усилитель мощности (не показан) и фазоумножитель 4 соединен с синхронны.м трехфазным электродвигателем 5. Фильтр 2 включен на формирователь 6, вырабатывающий тактовые заполняющие импульсы, и на делитель частоты с формирователем 7 синусоисвязан с фазосдзнгаю1дим блоком 8, управлбпощим через блок 9 ретулнровения уровня ал:плм;уД1)1 вибраторе), //V.

rioiiopoTiibiii стол 1, иа который устапаплпвастся сличасл1ая угловая мера J2 так, что ее вершина еовмещеиа с нептром вратення стола //, у1{реплеи на вертнкальпо расположенном валу 13 еннхрониого электродвигателя 5. Ма внешней поверхшзетн етола // но 01фуж11ости выполнена еветопогло)цающая канавка М. Над етолом // несколько выше поверхноетн еличаемой меры 12 жестко закреплен четырехг:}а11 1В1Й отражаЕон;ий стержень 15 (рснериый). Он закренлен таким образом, что образующая его отражающей грани, ближайщей к находящей при врапхении етола грани меры, нанравлена по радиусу к центру врап1еппя стола. Совпадение этой гранн peijepHoio стержня 15 с набегающнми гранями меры 12, Л1ежду которыми и воспроизводнтея мера, онределяст момент начала и конца разсерткп сличаемой меры, а также временной интервал, еоответству1он1ий полному обороту вращаюн1,егоси стола на 360°, задающему 31-алои угла, е которые; сличается мера.

Для выеокогочлого олределен-Я моментов lUBiacia- и конца врелюнно развертки в устройстве реализуется еиетема виброзоадиропаиия узким световым ПУЧКОМ, создаваемым лазерол 16 иосле отражения от зеркалвца 17, укрепленкого на вибраторе 10. До того, как па вибрато:) по.дадут эта.тонпую чаетоту j:. нанрилк-р 50 кгц, световой луч на.дает вертикально j:a новерхпоеть репериого стержня /5, примерно в цеитральиую зону иад крутовой светоиоглондаклцей канавкой 14. Ко1да начинается еличение и но радио, например ео Службы врсмеи 1 и э-а юьиых чаетог, начинается передача .эталоиных частот, луч иосле отражения от зеркальца 17 приходит в колебательное движение по дуге евстопоглои1аю1цей капавкп 14 с оиределсииой амнлптудо, иревынипогцей и ирину отражающей иоверхност ; ренерного етержия 13. Отраженный ноток военрингшаетея фотоу.мгюжителем IS, вырабатываюиинм нмпульеы фототока, подаваемые в логическую ячейку «И 19 схемы преобразования угла во временной интервал. Длительность импульса фототока, вырабатываемого за время прохождения колеблюн 1,етоея луча через отражающую трань рсперного стержпя, нроиорпиоиальна ти11риие этой иоверхпоети и зависит также от амплитуды и ч а с т о г ы к о л е б а и и и.

В лроцеесе вран1ення стола // наступает мснмеит, когда колеблюп1,ийся светово луч задевает, а затем все бо.льше и больще захватывает поверхность вращающейся новеряе.мой меры. Фотоулпюжитель /5, воспринимающий отраженный от поверхности сличаемой меры 12 свет, вырабатывает токовые имиульеы переменной длительноетн, скачкообразно изменяющейся со скоростью, пропорцноцалы-юй скорости врапдепия стола 11 с

Mepofi 12. Эти фототоьювые :-1миульсы наиравляются также li логичсск чо ячейку 19. Поеколы у в эт яче11к одиовременио подаются калибровочиые п.миульсы заполнения эталонной частоты ji с фо)мирователя 6, с выхода ячейки 18 сиил;аются имиульсы, нрснорциональные щнрнне отражаюн1,ей иоверхностп реиерпого стержня, 13мерениой в количестве к:алибровочныл ими льеов (Ир на диагралгме II фиг. 2), и И 11р1: :е иро.меи-сутка между иабегаю1Н1ей гранью меры 12 и радиальиой гращгю теисртюго етержия, также измереи1- ой в калибровочиьгх импульсах (нро:.1ежуток Л1 Л ,;-Л,, ме;кду //р и /-/м иа

диаг зад1ме III . 2). Эти имиулье) е выхода Я11е1п и 19 подаются в еистему блоков 20- 21, к которой подключен также фор.мирователь 6. В задаюикум блоке 22, предетавляющем собой региетровое запоминак)И1.ее устройство, записывается расчетное количеетво тактовых импульеов е чаетотой fi, приходяиитхся на один период колебани луча е частотой /;;. Так образуется временная iHjvana е иидекса: и расчетного лгестоюложения нмпульеа и его расчетной величины, выражеи1 ой в количеетве калибровочиых шпгульеов. (Про.межуток Л з--Va на диаграм.ме I фиг. 2). В блоке 20 заиисываются фактические зиачеиия этих же параметров. С ноMouiijio фазоедвигаюи1его блока 8 и блока 9 регулирования амплитуды, а также механизма 23 ручного регулирования положения внбратора 10 можно добиться совнадеиия расчетных и фактичееки из,1ереиных парал етров

(например, добиться перемещения интервала yV з ноложение Лц--Лв на днаграмме II фиг. 2).

Поеле приведения в еоответетвие с иомощью блока 21 оеущеетвляетея фикеация момеитов начала и конна временной развертки. В этом блоке 21, начиная с момента вхождения иабегающей кромки сличаемой меры 12 в зону светового виброзондирован 1я, ведется

счет колич,ества калибровочиых импульсов в промежутке Ла-/-/„ :,1ежду задним фронтом импульеа //,, и передним фронтом фототокового и,1иульса И к. Блок 21 вы)абатывает имнульс отсечки .для двоичного счетчика 2-1- калибровочиых импульсов, когда иро: гежуток М-О в момент начала развертки и нодобны.м же образом в койне разверт {и меры 12. В иоследием случае отележиваетея в блоке 21 иромежуток относительно заднего фронта импульса И,,;. После выработки и хпульса отсечки в мо.меит конца развертки еличаемоГ меры 12 блок 21 вырабатывает ИМПУЛЬС отсечки в момент иачала новторной развертки .меры, т. е. момент, соответствующий заверщеиию

разве)ткн эталонного угла в 360°.

В счетчике 2-i вырабатываются таким образом «цифровые иара:йетрические эквивалеиты утловьгк значений как сличаемой меры, так н эталона, записываемые в суммирупараметрические экз11вал01ггы должны быть внесены поправки за температуру среды ii меры (с помощью блок 27), а также за возможную неравпо.мерноеть скорости вращения стола // (с помощью датчика 28 ускорений, связанного с валом /3 асинхронного двигателя 5 и подключенного к интегратору 29). Поправки подаютея в соответствующие суммирующие блоки 25 И 26. С помощью делителя 30 на выходе суммирующего блока 26 находится цена щага временного квантования эталонного угла путем деления параметричеекого эквивалента угла в 360° на число секунд (296-10) в этом эталоне, а затем - фактическое зиачеиие сличаемой меры путем умножения в блоке 31 цены щага на параметрическое значение сличаемой меры, записанное в суммирующем блоке 25.

Предмет изобретения

Фотоэлектрическое устройство для сличения угловых мер, содержащее поворотный стол, привод которого синхронизирован сигналами сравнительно низкой частоты, и фотоэлектрический датчик, воспринимающий световой поток от источника света после отражем;;; от vcTai-овленной на столе меры и подключси;:ый к схеме преобразовання угла во в|}еме11пой интервал, заполняемый калибровочными нмнульсамн высокой частоты, отличаюи ееся тем, что, с целью повыщения точностн дистанционного сличения мер, воспроизводимых между рабочими кромками с общей вершиной, совмещенной с центром вращения стола, иа пути светового луча, колеблющегося вдоль дуги светопоглощающей канавки, выполненной по окружности на внещней поверхности стола, с эталонной частотой, промежуточной по отнощенню к частотам синхронизации и калибровочных импульсов, установлен неподвижно но радиусу стола отражающий элемент, например, в форме стержня, а схема преобразования угла во временной ннтервал подключена к одному из входов схемы сравнения, на другой вход которой подключены программные блоки, задающие параметрические значения угловой веЛГчины отражающего стержня, его удаления ог сличаемой меры п угла полного оборота стола на 360°, соответствующие эталонным частотам синхронизации вращения стола, колебаний еветового луча и кал1 бровочных ИМПУЛЬСОВ.

15

Ii

Ns .

- n.