Устройство для измерения длины,скорости и ускорения

 

Изобретение относится к из.мерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения качества нанесения измерительных меток. С помощью блока 4 монодисперсных капель наносятся метки на объект 2 измерения, одновременно запускается генератор 7 эталонной частоты. При входе метки в область регистрации срабатывает блок 5 считывания метки, посылается команда на печать следуюшей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного шага между метками LS, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и 14 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага. Блок 15 индикации и регистрации пути регистрирует длину с начала измерения. Блоки 13, 14, 16 и 17 определяют и регистрируют скорость и ускорение. Блок 10 электростатического управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояние между соседними метками. При нажатии на кнопку «Стоп относительное перемеш.ение каретки 3 и объекта 2 прекращается и электронные блоки переключаются в исходное состояние. 3 ил. (О О) со сд to оо 4;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ЛИ„„1352184 (5!)4 1 01 В 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2I) 3977825/24-28 (22) 19. I 1.85 (46) 15.11.87. Бюл. М 42 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В. И. Безруков, В. А. Иванов, В. Д. Спиридонов и Е. Ф. Суходолов (53) 621.317.39: 531.717 (088.8) (56) Патент США ¹ 3702404, кл. G 01 В 7/04, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЛИНЫ, СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет повышения качества нанесения измерительных меток. С помощью блока 4 монодисперсных капель наносятся метки на объект 2 измерения, одновременно запускается генератор 7 эталонной частоты. При входе метки в область регистрации срас)BThlBBEт блок 5 считывания метки, посылается команда на печать следующей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного нага между метками Lz, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и 14 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага.

Блок !5 индикации и регистрации пути регистрирует длину с начала измерения.

Блоки 13, 14, 16 и 17 определяют и регистрируют скорость и ускорение. Блок 10 электростатического управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояние между соседними метками. При нажатии на кнопку «Стоп» относительное перемещение каретки 3 и объекта 2 прекращается и электронные блоки переключаются в исходное состояние. 3 ил.

13521

4 нанесения меток (генератор монодисперсных капель) и блок 5 считывания меток (фотодатчик, волоконная линеика, ПЗС-линейка

15 и т.п.). В частности, в качестве измеряемого об.ьекта может выступать рулонный материал (стальной лист, ткань, и т.д.). Командный блок 6 кнопкой «Пуск» связан с входом блока l управления приводом, запускающим входом генератора 7 эталонной частоты и через вход схемы 8 ИЛИ с генератором 4 монодисперсных капель для нанесе25

55 (nn ) 1

Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет повышения качества нанесения измерительных меток.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фи-. 2 и 3 — генератор монодиснерсных капель, варианты.

Схема реализации устройства (фиг. 1) содержит блок 1 управления приводом измеряемого объекта 2 или относительным перемещением объекта 2 и каретки 3, на которой жестко смонтированы на базовом заданном расстоянии 1 один от другого блок ния меток 9 в виде оптически или электромагнитно распознаваемых точек из красящих жидкостей или расплавов (чернила, краски, расплавленная смола, припои и др.). Ге,нератор 4 капель электрически соединен с блоком 10 электростатического управления дискретностью шага (расстоянием между соседними точками). Кнопка «Стоп» электрически соединена с входом блока управления приводом, блокирующим (запрещающим) входом генератора 7 эталонной частоты, входами сброса счетчиков 11 и 12 пути и скорости соответственно, и блоков

13 и 14 вычисления скорости и ускорения соответственно. Выход генератора 7 эталонной частоты электрически соединен со счетным входом счетчика 12 скорости, выход которого подключен к входам блоков !3 и

14 вычисления скорости и ускорения. К выходам счетчика 11 пути и блоков 13 и 14 вычисления скорости и ускорения подключены блоки индикации или/и регистрации пути 15, скорости 16 и ускорения 17, соответственно (например, частомеры, отградуированные в соответствующих единицах измерения). Блок 5 считывания меток через формирователь 18 импульсов электрически соединен со вторым входом схемы 8 ИЛИ, счетным входом счетчика 11 пути и входами сброса и переноса счетчика 12 скорости и блоков 13 и 14 вычисления.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

При нажатии кнопки «Пуск» одновременно запускается генератор 7 эталонной частоты (например, блокинг-генератор, мультивибратор, или синусоидальный генератор с высокой стабильностью и частотой следования импульсов), срабатывает генератор 4 капель, посылая к измеряемому объекту одну каплю (или серию капель для получения

84

2 не одной точки, а сразу риски-штриха, скорость полета капель должна примерно на порядок превышать скорость измеряемого объекта), а также начинает движение объект измерения. Для повышения точности измерения вводится ьремя задержки момента начала движения объекта измерения до момента осаждения капли (вводят соответствую1цую схему B блок 1 управления). При входе метки (ее переднего края) в область регистрации срабатывает блок считывания метки, посылается команда на печать следующей метки, счетчик 11 пути фиксирует прохождение очередного шага между метками L, счетчик 12 скорости передает в вычислительные блоки 13 и !4 информацию о том, сколько периодов эталонной частоты прошло за время прохождения одного шага. Счетчик 11 пути и его регистрирующий блок 15 выполняют операцию 5;=Х Ы, где S, — пройденный путь (длина, расход) с начала измерения;

N; — количество зарегистрированных блоком 5 меток.

Счетчик 12 скорости совместно с блоками 13 и 14 вычисления и блоками !6 и 17 регистрации скорости и ускорения реализуют следующие операции:

18 ЛЪМ l 1

Тп At Т п; и;-/ где V;, а; — скорость и ускорение в текущий момент времени;

Т вЂ” период генератора 7 эталонной частоты, ni — количество импульсов, выданных генератором 7 за время последнего шага; п; — соответственно за время предыдущего шага.

Следовательно, в блоке 14 должно сохраняться значение в течение последующего временного интервала. Блок электростатичес кого управления дискретностью шага позволяет без изменения относительного положения блоков 4 и 5 изменять расстояние между соседними ме-.ками, тем самым увеличивая точность измерения. При нажатии на кнопку «Стоп» относительное перемещение каретки 3 и объекта 2 прекращается, и электронные блоки переключаются в исходное состояние.

На фиг. 2 представлен генератор монодисперсных капель, который включает форсунку 19, сменный сопловой элемент 20 (конус медицинской иглы) с приклееным вместо иглы соплом 21 (часовой камень), корпус 22, штуцер 23 и трубопровод 24, соединенный с источником постоянного давления (не показан), пьезокерамические диски 25, обращенные к электроду 26 (шайба из фольги) одноименными электродами, причем электрод 26 соединен проводом с гене1352184

3 ратором переменного напряжения синхронизации каплеобразования (не показан).

Использование конуса от медицинской иглы и часового ка мня существенно упрощает изготовление соплового элемента и снижает его стоимость. Длина консольной части форсунки от стенки 22 корпуса (со стороны пьезокерамики) до сопла кратна нечетному числу четвертей длины волны упругой деформации в форсунке. Фильтр 27 расположен в пустоте посадочного конуса и обес- 10 печивает фильтрацию жидкости в непосредственной близости у сопла. Форсунка со стороны сопла имеет острую кромку по всему периметру, что обеспечивает плавное сопряжение внутреннего канала с сопловым элементом и исключает образование воздушных 15 пробок.

Подвод жидкости выполняется по боковой поверхности буртика форсунки через коленообразный канал в форсунке. Для снижения вибрации штуцера и трубопровода они размещаются в непосредственной близости к пьезоКерамике, т.е. к узловому сечению, которое неподвижно. Зажим сборных элементов осуществляется посредством пружины 28 и регулировочной гайки 29 (для регулирования усилия прижима буртика форсунки, пьезокерамических, пьезокерамических элементов, электрода и корпуса).

Втулка 30 (например, фторопластовая) выполняет функции изолятора и базирующего элемента.

Генератор (фиг. 2) капель работает сле- 30 дующим образом.

По трубопроводу 24 под постоянным давлением подается рабочая жидкость, которая вытекает через сопло 21 в виде ламинарной сплошной струи. При подаче на электрод 26 напряжения синхронизации (второй 35 провод подключен к корпусу) пьезокерами- . ка начинает испытывать осевые растяжения и сжатия, которые передаются к соплу.

При этом жидкость в окрестности сопла испытывает знакопеременную модуляцию 40 давления, и струя приобретает пульсации скорости истечения. Появляющиеся перетяжки в струе нарастают экспоненциально и приводят к дроблению струи на регулярный поток капель. Капли в дальнейшем могут быть заряжены и отклонены для то- 45 чечной или мозаично-матричной маркировки.

Неиспользованные капли попадают в ловушку 31 через элемент 32 и электрод ЗЗ.

На заряжающий электрод ЗЗ подаются в момент. отрыва капли импульсы, пропорциональные требуемому отклонению. Причем 50 можно ввести две пары отклоняющих пластин. Одно отклоняющее поле используется для отклонения по вертикали (в частности, для прочерчивания вертикальных меток), а второе (не показано) — для управления дискретностью шага. Блок 34 связывает генератор капель с командным блоком 6.

В другом варианте генератор капель (фиг. 3) включает корпус 35 с систе4 мой 36 капиллярных каналов, пьезокерамический преобразователь 37 электрических импульсов Ug в и и и ул ьс ы давления.

Шланг 38 связывает генератор 39 капель с резервуаром с маркирующей жидкостью

40. Предусмотрены электроды 41 коронноимпульсного датчика пролетающих капель, на который подается напряжение U: с сопротивления R снимается сигнал регистрации пролетающих капель. Электроды 42 создают неоднородное отклоняющее электрическое поле.

Генератор капель функционирует как безклапанный насос для покапельного перекачивания жидкости. На каждый эчектрический импульс пьезокерамический преобразователь создает в камере импульс давления, под действием которого из сопла 43 выбрасывается капля 44 (одна капля на каждый импульс). Геометрические размеры капилляров 36, сопла 43, свойства жидкости (вязкость, плотность, смачиваемость, способность испаряться), материал сопла подобраны так, что обеспечивается диодный эффект, т.е. при подаче импульса (расширение пьезокерамики) через сопло выбрасывается одна капля, а при снятии импульса жидкость из резервуара 39 всасывается в генератор капель, Но всасывание воздуха через сопло

43 исключается. Между отключающими электродами 42 создается импульсное резко неоднородное электрическое поле, которое отклоняет даже незаряженные капли.

Фор.иула изобретения

Устройство для измерения длины, скорости и ускорения, содержащее блоки нанесения и считывания меток, отстоящие один от другого на заданном расстоянии в направлении измерения, счетчик скорости и соединенный с ним блок вычисления скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, блок нанесения меток выполнен в виде генератора монодисперсных капель, а устройство снабжено командным блоком, включающим кнопки «Пуск», «Стоп» и блок электростатического у правления дискретностью шага, выходом соединенный с входом генератора монодисперсных капель, генератором эталонной частоты, входом соединенным с кнопкой

«Пуск», а выходом — с входом счетчика скорости, блоком вычисления ускорения, первым входом соединенным с выходом счетчика скорости, вторым и третьим входами— со вторым и третьим входами блока вычисления скорости соответственно, счетчиком пути, входом соединенным с третьим входом блока вычисления ускорения, формирователем импульсов, входом соединенным с выходом блока считывания меток, элементом ИЛИ, входом соединенным с выходом формирователя импульсов и первым входом счетчика пути и вторым входом счетЧика скорости, а выходом — со вторым входом

1352!84

Составитель 71. KploKoBB

Редактор,/!. Повхан Техред И. Верее Корректор М. Максимишинец

Заказ 5269 33 Тираж 677 Подписное

ВНИИГ!И Государственного комитета СССР го делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- -35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 генератора монодисперсных капель, индикаторами ускорения, скорости, пути, входами соединенными с выходами блоков вычисления ускорения и скорости и счетчика пути, кнопка «Стон» электрически соединена со вторыми входами генератора эталонной частоты, блока вычисления скорости, счетчика пути и третьим входом счетчика скорости, кнопка «Пуск» электрически соединена со вторым входом элемента ИЛИ.