Углоизмерительное устройство Советский патент 1981 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к углоизмерительным устройствам, и может бы использовано в приборостроении, машиностроении, геодезии, астрономии, навигации и т.п. Известно устройство для измерени углов, состоящее из основания вращающейся части (рабочая мера), несу щей контакт, и трех контактов, связанных с основанием. Два из них находятся диаметрально на рабочей мере и создают линию нулевого направл ния, относительно которой измеряют угол.. Другое направление создает третий контакт, закрепленный подвиж но на оси вращакщейся части ij, Недостатком устройства является невысокая точность измерения. Наиболее близким по- технической сущности к изобретению является угл измерительное устройство, содержаще рабочую меру, выполненную с возможностью вращения и имеющую тактовую дорожку, расположенную по окружност выполненную с равными непрозрачными и прозрачными интервалами, два из которых диаметрально противоположны и оптически совмещены, двигатель, три лампы подсвэтки и три фотоприемника, оптически связанные с соответствующими лампами подсветки,два усилителя-формирователя, два дифференцирующих блока, подключенных к соответствующему усилителюформирователю, схему совпадения,триггер, подключенный к первомувходу схемы совпадения, последовательно соединенные делитель частоты и формирователь, и счетчик, а первый и второй фотоприемники подключены к входам соответствующих усилителей-формирователей и выходы дифференцирующих блоков - к триггеру 2.. Недостатком устройства является невысокая точность измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Эта цель достигается тем, что углоизмерительное устройство снабжено соединенными последовательно третьим усилителем-формирователем, фазовым детектором, фильтром низких частот, генератором и блоком осреднения, включенным между схемой совпадения и счетчиком, третий фотоприемник подключен к входу третьего усилителя-формирователя, выход генератора подключен к входу формирователя и второму входу схемы совпадения, а выход делителя частоты соединен с другим входом фазового детектора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из рабочей меры 1, выполненной с возможностью вращения и имеющей тактовую дорожку 2 с равными прозрачными и непрозрачными интервалами и два выделенных диаметрально противоположных интервала 3, оптически совмещенных с помощью оптического мостика 4,. двигателя (на чертеже не показан), трех ламп 5, б, 7 подсветки, трех фотоприемников 8, 9, 10, оптически связанных с соответствующими лампами 5, б, 7 подсветки, усилителя-формирователя 11 и дифференцирующего блока 12, образующего канал съема информации с нулевого направления и подключенного к фотоприемнику 8 усилителя-формирователя 13 и дифференцирующего блока 14, образующего канал съема информации по измеряемому направлению и подключенного к фотоприемнику 9, выходы этих каналов связаны с входами триггера 15, связанного с одним из входов схемы 16 совпадения, соединенных последовательно усилителя-формирователя 17, фазового детектора 18, фильтра 19 низких частот, генератора 20, формирователя 21, делителя 22 частоты, выход которого соединен с фазовым детектором 18, выход генератора 20 подключен к другому входу схемы 16 совпадения и блока 23 осреднения, включенного между схемой-16 совпадения и счетчиком 24, Щелевых диафрагм 25, 26, 27, расположенных перед соответствуквдими фо.топриемниками 8, 9, 10.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы управляемый кварцевый генератор постоянно создает сигнал частотой 5 000 000 Гц ±2%

При вращении рабочей меры 1 с постоянной угловой скоростью, равной 100 ,об/сек один из диаметрально противоположных интервалов 3, проход над щелью 25, Лс1Мпой 5, связанной с нулевым направлением НО, засвечивает фотоприемник В, импульс с которого после усиления и формировани усилителем-формирователем 11, дифференцируется блоком 12, и импульс от переднего фронта поступает на од из входов триггера 15. На выходе триггера 15 появляется потенциал (команда - начало отсчета), который поступает на вход схемы 16 совпадения. При дальнейшем движении рабочей меры 1 этот же интервал 3 пройдет над подвижным фотоприемником 8, связанным с лампой 5 через оптическ мостик 4, образующими измеряемое направление. При оптическом совпадени

ЙРГаметрально противоположных интервалов 3 друг с другом при помощи оптического мо.стика 4 с фотоприемника измеряемого направления будет снят импульс, который обрабатывается аналогично импульсу от нулевого направления. Передний фронт этого импульса поступит на второй вход триггера 15 и возвратит его в исходное состояние Потенциал со схемы 16 совпадения будет снят. Таким образом, интервал между импульсами от нулевого и измеряемого направлений будет соответствовать углу между этими направлениями. Для измерения угла междудвумя направлениями, несвязанными с нулевым, измерения повтЬряют еще раз между нулевым направлением и вторым измеряемым-. Требуемый угол определяется разностью между двумя результатами.

Од1,овременно с тактовой дорожки 2 содержащей 100 интервалов, с помощью лампы 6, щели 27 и фотоприемника 10 будут сняты импульсы, скважность которых равна двум. Частота следования импульсов составит 10000 Гц. Шпульсы поступают после усиления и формирования в усилителе-формирователе 17 на вход фазового детектора 18. На другой вход фазового детектора 18 поступает сигнал с генератора 20, предварительно сформированный в прямоугодьный сигнал формирователем 21 и уменьшенный по частоте до 10000 Гц делителем 22 частоты. Если сигналы н входах фазового детектора 18 строго постоянны по частоте (разность фаз равна нулю), то на выходе фазового дтектора 18 сигнал будет равен нулю. Однако, учитывая, что интервал от интервала тактовой дорожки 2 на рабочей мере 1 будут отличаться вследствие погрешности изготовления по угловому положению от идеального положения, то при сравнении в фазовом детекторе 18 с практически идеальной последовательностью импульсов с генератора 20 на выходе фазового детектора 18 будет периодический сигнал, так как погрешность нанерения штрихов носит периодический характер с максимальным периодом, равным одному обороту рабочей меры 1. Таким образом, минимальная частота выходного сигнала с фазового детектора 18,связанная с погрешностью нанесения штрихов тактовой дорожки 2, составит 100 Гц (или выше из-за коротко-периодических погрешностей).

При медленных изменениях скорости вращения рабочей меры 1 из-за дефектов двигателя и источника питания на выходе фазового детектора 18 появится низкочастотная составляющая с частотой менее 1 Гц. Этот сложный сигнал с фазового детектора 18 поступит на фильтр 19 низкой частоты,чере который пройдет только низкочастотна