Устройство для измерения угловНАКлОНА Советский патент 1981 года по МПК G01C7/04 G01C9/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА друг от друга на две длины решетки, а число растровых решеток на диске выбирают из ряда 2 . На фиг. 1 приведена конструкция устройства; на фиг. 1 - модулирующий диск; на фиг. 3 -- функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 4 - циклограмма работы устройства. Мерное колесо 1 (фиг. 1) установлено в подшипниках корпуса прибора 2. С одной CTopoHtji колеса на его оси установлен стеклянный модулирующий диск 3. С другой стоРОНЫ на оси колеса установлены кулачок переключателей 4 знака уклона и начальной установки 5. Сами переключатели установлены на корпусе прибора. Число выступов кулачка переключения знака уклона равно числу растровых решеток на диске 3. Кулачок начальной установки имеет один выступ. Маятник 6 подвешен на шарикоподшипниках на оси 7. На маятнике 6 против растровых решеток установлен осветитель 8 и фотоприемник 9. Шторка демпфера 10 входит в зазор постоянных магнитов И, которые установлены на корпусе. Питание осветителя 8 и передача сигнала с фотоприемника 9 на электронную схему осуществляется с помощью безмоментных проводников 12. На корпусе прибора по обе стороны диска против тактовых щелей на нем по вертикальному диаметру установлены осветитель 13 и фотоприемник 14 тактовых импульсов. На диске 3 (фиг. 2) расположены растровые решетки 15 положительных уклонов, растровые решетки 16 отрицательных уклонов, щели 17 тактовых импульсов. Растровые решетки расположены по окружности равномерно. Число положительных решеток равно числу отрицательных. Расположение тактовых щелей 17-на диске соответствует выбранному положению осветителя 13 и фотоприемника 14 (фиг. 1). Если осветитель 13 и фотоприемник 14 будут смещены от вертикального диаметра, то щели 17 сместятся на тот же угол. В-любом случае общим для положения щелей является то, что расстояние между ними по дуге окружности отличаются на две длины решетки. Диск 3 изготавливается из оптического стекла, покрытого металлом. Растровые решетки и щели гравируются. Количество щелеи в растровой решетке зависит от длины маятника, предельного уклона и дискретности измерения угла. Количество растровых решеток на диске выбирается из следующих соображений. Чем больше растровых решеток, тем больше число измерений угла наклона на интервале пути и тем выше точность измерения за счет усреднения результатов. Однако между решетками должен быть минимальный промежуток для срабатывания переключателя 4. Так как усреднение результата измерения производите в двоичном счетчике, то число растровых решеток удобнее выбирать из ряда 2. Функциональная электрическая схема устройства содержит усилители-формирователи 18-19 импульсов, ключ 20, триггер 21 временных ворот, счетчики 22-23 импульсов положительного и отрицательного каналов счета, коммутатор 24 шагового двигателя, шаговый двигатель 25, записывающий барабан 26 самописца со спиральным выступом. Точечная запись профиля на ленте осуществляется на каждом метре пути с помощью падающей скобы, приводимой в действйе кулачком от мерного колеса прибора. На фиг. 4 приведены циклограммы работы устройства для диска с 4-мя растровыми рец етка1ми. Здесь Uia - импульсы на выходе усилителя-формирователя 18 при нулевом угле наклона прибора, U-g - тактовые импульсы на выходе усилителя 19, и сигнал на выходе триггера 21, Пд - состояние переключателя 4 знака уклона, где + означает, что переключатель включен на счетчик 22, а - означает, что переключатель включен на счетчик 23. При положительном угле наклона счетные импульсы сдвигаются влево (U 180.) а при отрицательном вправо (U)8)- В первом случае импульсы, прошедщие через ключ (U2o«.) попадают в положительный счетчик 22, во втором случае (Uj2o - в. отрицательный счетчик 23. Устройство работает следующим образом. При прокатывании прибора по рельсу мерное колесо 1 вращается вместе с диском и кулачками переключателей 4 и 5. Вращение от оси мерного колеса передается также на самописец для привода протяжки-ленты и привода кулачка падающей скобы (на фигурах не показаны). При вращении диска 3 генерируются счетные и тактовые импульсы. При нулевом уклоне пути маятник с помощью юстировочных грузов на нем устанавливается так, чтобы тактовые импульсы совпадали с началом одной растровой решетки и с концом другой (Uig, Uis на фиг. 4). Триггер 21 переключается тактовыми импульсами из положения «1 в «О и обратно. Начальная установка триггера после включения питания производится переключателем 5, который замыкается один раз за один оборот колеса в середине между растровыми решетками. При нулевом уклоне на выходе ключа 20 импульсов не будет, шаговый двигатель будет неподвижен,, а на ленте самописца будет печататься прямая линия, параллельная краю ленты. При положительном угле наклона маятник смещается от осевой линии диска назад, при этом счетные импульсы на выходе усилителя 18 смещаются по времени относительно тактовых импульсов вперед (Uig на фиг. 4). Часть счетных импульсов (Ujjo) проходит через ключ 20 и переключатель 4 на вход счетчика 22 импульсов 22. Импульс переполнения счетчика через коммутатор 24 поступает на щаговый двигатель 25, который

поворачивает барабан 26 на один шаг по часовой стрелке. На записи печатается элементарное положительное приран ение превышения. При отрицательном угле наклона прибора маятник смещается от осевой линии диска вперед, при этом счетные импульсы смещаются назад (U/es) и часть их от отрицательных решеток проходит через ключ 20 и переключатель 4 на вход счетчика 23. Импульс переполнения счетчика 23 с помощью коммутатора 24 и шагового двигателя 25 поворачивают барабан 26 на один шаг против часовой -стрелки. На записи печатается элементарное отрицательное приращение превышения.

Использование устройства позволит уменьшить габариты и повысить точность.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения углов наклона, содержащее корпус с мерным колесом, на оси которого закреплены модулирующий диск, кулачок переключателя установки триггера, маятник, на котором установлекы осветитель и фотоприемник счетных импульсов, счетно-управляющая электронная схема, шаговый двигатель и самописец, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, в нем ось подвеса маятника установлена на корпусе устройства на продолжении вертикального диаметра диска, на котором выполнены две дорожки, на одной из которых равномерно нанесено четное количество растровых решеток, на другой дорожке нанесены тактовые щели по числу решеток, причем соседние расстрояния между щелями отличаются друг от друга на две длины решетки.

2. Устройство по п. , отличающееся тем, что число растровых решеток на диске выбирают из ряда 2 .

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 195132, кл. G О С 7/04, 24.02.66.

2.Авторское свидетельство СССР JMb 472255, кл. G 01 С 7/04, 16.07.73.

3.Авторское свидетельство СССР № 302600, кл. G 01 С 7/04, 20.10.69.

859 ц}о

Фиг.1

/7

/7

Фие.2 . / 25 26