Устройство для контроля окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к контрольно-измерительным устройствам для измерения параметров зубчатых колес. Цель изобретения - повышение точности измерения окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес за счет включения в устройство блока компенсации погрешности, вносимой угловым вращением Земли, имеющего три информационных входа, один управляющий вход, один информационный выход и выполнение электропривода в виде стабилизированного электропривода с блоком управления реверсом с одним управляющим входом. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. 4J W е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 5/20

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4747532/28 (22) 10.10.89 . (46) 15.03,92. Бюл. М 10 (71) Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н.З.Баумана (72) В,Н.Енин, Е.S.Ñêðèáàíîâ, И.E.Ìàðêîâ, Н.И.Чекалина, А.В.Мандровский и А.Ф.Корнейчук (53) 531.781;2 (088.8) (56) Скрибанов Е.В. Устройство для аттестации преобразователей угла. — Измерительная техника, 1981, М 3, с, 30 — 31.

Скрибанов Е.В. Применение кольцевого лазера для контроля и управления точностью изготовления зубчатых колес.—

Измерительная техника, 1978, М 10, с. 3839.

Лукьянов Д.П. Лазерные измерительные системы. M. Радио и связь; 1981, с. 282.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к контрольно-измерительным устройствам для измерения параметров зубчатых колес.

Известно устройство для бесконтактной аттестации преобразователей угла, содержащее контролируемый преобразователь. отметчик одного оборота, кольцевой лазер, электромагнитную муфту, электропривод, блок логики, регистр памяти, два реверсивных счетчика и регистрирующее устройство.

Контролируемый преобразователь, отметчик одного оборота, кольцевой лазер. электромагнитная муфта расположены на одной оси с электроприводом, Контролируемый

„„ЯХ„„1719880 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОКРУЖНОГО ШАГА И НАКОПЛЕННОЙ ПОГРЕШНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к контрольно-измерительным устройствам для измерения параметров зубчатых колес. Цель изобретения — повышение точности измерения окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес за счет включения в устройство блока компенсации погрешности, вносимой угловым вращением Земли, имеющего три информационных входа, один управляющий вход, один информаци. онный выход и выполнение электропривода в виде стабилизированного электропривода с блоком управления реверсом с одним управляющим входом. 3 з.п. ф-лы, 3 ил, преобразователь угла. вращают с постоян- р ной угловой скоростью и заполняют интер- «р вал между двумя последовательными сигналами от преобразователя импульсами кольцевого лазера. Вычитая число импульсов от кольцевого лазера в промежутке между первым и вторым сигналами преобразователя из числа импульсов от кольцевого лазера между вторым и третьим и т.д. сигналами преобразователя, судят о точностных характеристиках преобразователя угла.

Недостатком известного устройства является то, что оно не учитывает погрешность, вносимую угловым вращением

1719880

Земли, влияющую на число импульсов от кольцевого лазера за оборот.

Известно устройство для контроля зубчатых колес с применением кольцевого лазера, содержащее электропривод, контролируемое колесо, отметчик одного оборота, кольцевой лазер, электромагнитную муфту, осветитель с проектирующей щелью, оптико-электронный преобразователь с приемной щелью, электронный блок обработки информации и регистрирующее устройство. Контролируемое колесо, отметчик одного оборота, кольцевой лазер, электромагнитная муфта расположены на одной оси сэлектроприводом. Контролируемое колесо вращают с равномерной угловой скоростью, заполняют интервал между двумя последовательными сигналами преобразователя импульсами от кольцевого лазера и по этим результатам судят о фактических значениях параметров зубчатых колес, как то: значение номинального окружного шага, накопленной погрешности измерения колеса и т,д.

Недостатком известного устройства является погрешность, обусловленная влиянием углового вращения Земли, вносящая изменение в количество импульсов от кольцевого лазера за оборот.

Целью изобретения является повышение точности измерения окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — диаграмма формирования прямого и реверсивного сигналов; на фиг. 3 — блок-схема стабилизированного электропривода с блоком управления реверсом.

Устройство для контроля окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес, учитывающее погрешность, вносимую угловым вращением Земли, содержит (фиг.

1) осветитель 1 с проектирующей щелью, оптико-электронный преобразователь 2 с приемной щелью, контролируемое зубчатое колесо 3, кольцевой лазер 4, отметчик 5 одного оборота. стабилизированный электропривод 6 с блоком управления, электронный блок 7 обработки информации, блок 8 компенсации углового вращения

Земли, регистрирующее устройство 9. В состав электронного блока 7 обработки информации входят усилитель-формирователь 10 импульсов, первый счетчик 11 зубьев, второй счетчик 12 зубьев, счетчик 13 кисла зубьев колеса на один больше, первая логическая схема И 14, триггер 15, счетчик 16 до двух. вторая логическая схема И .17, регистр 18 импульсов кольцевого лазера для числа зубьев колеса на один больше, регистр 19 импульсов кольцевого.лазера за один полный оборот отметчика, схема 20 сравнения, делитель 21 на число зубьев колеса, регистр 22 эталонного числа импульсов, логический блок 23, .пер5 воеоперативное запоминающееустройство

24, второе оперативное запоминающее устройство 25, логическая схема НЕ 26, вычита-, ющий блок 27, регистр 28 констант, умножитель 29. В состав блока 8 компенса10 ции углового вращения Земли входят логическая схема И 30, регистр 31 импульсов кольцевого лазера за один полный оборот отметчика при реверсе; суммирующий блок

32, вычитающий блок 33, первый делитель

15 34, второй делитель 35, блок 36 вычисления компенсационного коэффициента углового вращения Земли.

Учет суточного вращения Земли нашел применение в динамическом методе гидрокомпасирования, в котором если вектор уг20 ловой скорости, направление которого определяется (например, вектор угловой скорости вращения Земли), не совпадает с осью механического сканирования, то на выходе кольцевого лазера появляется сиг25 нал ошибки. Учесть ошибку от вращейия кольцевого лазера при суточном вращении

Земли помогло введение в устройство блока компенсации вращения Земли. Количество импульсов на выходе кольцевого лазера

30 можно представить в виде

Й = К (Oâð + Язем} где N — число импульсов на выходе кольцевого лезера; . C4р- угол поворота кольцевого лазера;

35 баем-угол поворота Земли;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Тогда для полного оборота кольцевого лазера при прямом вращении имеем Nnp =

К (2Z+ ®ем}, для обратного враще40 ния кольцевого лазера No6p. = К (2x — CbeM} и

Nnp + Йобр, 4л пр . Кобр. гк

2 X+ язем, гл где Кз- коэффициент компенсации углового вращения Земли.

Алгоритм решения этой задачи реализО, ван в устройстве для контроля и накопленной погрешности зубчатых колес в виде блока компенсации углового вращения Земли. Этот блок в составе уст ройства работает следующим образом, 1719880

35

Перед началом непосредственного измерения параметров зубчатого колеса приводится определение коэффициента компенсации углового вращения Земли для данного местоположения устройства, для чего узел, на котором расположены зубчатое колесо, кольцевой лазер, отметчикодного оборота, стабилизированный электропривод с блоком управления, вращают с постоянной угловой скоростью в прямом направлении(например, почасовой 10 стрелке), тогда в электронном блоке с выхода отметчика 5 одного оборота на вход счетчика 16 до двух поступит импульс о начале отсчета. Выход счетчика до двух подключен к первому входу второй логической схемы И

17, на второй вход этой же схемы начнут: поступать импульсы кольцевого лазера 4, с выхода второй логической схемы И 17 импульсы кольцевого лазера поступают в регистр 19 импульсов кольцевого лазера .за один полный оборот отметчика. В регистр l9 импульсы закончат поступать в том случае, когда отметчик 15 сделает полный оборот. С выхода регистра 19 сигналы поступают на вторые входы суммирующего 32 и вычитающего 33 блоков, расположенных в блоке 8 компенсации влияния- углового. вращения

Земли, После поступления информации в блоки 32 и 33 логический блок 23, расположенный в блоке 7, выдает команду на схему 30 управления стабилизированного электропривода 6 на реверс, которая является управляющей командой, поступающей на третий вход схемы И 30 блока компенсации и запрещающей запись импульсов на второй вход регистра 19. Зубчатое колесо, кольцевой лазер и отметчик одного оборота в этом случае вращаются стабилизированным электроприводом с блоком управления в обратном направлении с постояннойугловой скоростью. Тогда импульс с выхода отметчика 5 одного оборота поступает на вход счетчика 16 до двух (блок 7), а выход счетчика до двух подключен к первому входу логической схемы И 30 (блок 8). На второй 45 вход схемы 30 поступают импульсы от кольцевого лазера 4 при реверсе. Выход логической схемы И блока 8 соединен с входом регистра 31 импульсов кольцевого лезера за один полный оборот отметчика при ре- 50 версе. Импульсы в блок 31 закончат посту-. пать, когда отметчик 5 сделает полный оборот. Выход регистра 31 подключен к первым входам суммирующего 32 и вычитающего 33 блоков. Выход суммирующего блока подключен к входу первого делителя

34, который осуществляет операцию деления суммы (Nnp + No6p) на 4К Частное от деления первого делителя поступает на второй вход второго делителя 35, а íà первый вход поступает разность (Npp - No6p) с выхода блока 33. Во втором делителе происходит деление содержимого блока 33 на содержимое блока 34. Далее содержимое делителя 35 поступает на вход блока 36 формирования компенсационного коэффициента углового вращения Земли, в котором осуществляется операция вычисления

2 л+ %ем.

2 7г

Выход блока 36 подключен к пятому входу регистра 29 констант (блок 7). На вход регистра 28 подается числовое значение коэффициента Кэ.

Далее производится непосредственное измерение окружного шага и накопленной погрешности зубчатых колес. Стабилизированный электропривод 6 с блоком управления вращает контролируемое зубчатое колесо 3 вместе с кольцевым лазером 4 и отметчиком 5 одного оборота с постоянной угловой скоростью в прямом направлении.

Проехтирующая щель осветителя 1 формирует световой штрих, который, отражаясь от профиля зуба контролируемого колеса, через приемную щель попадает на светочувствительную поверхность оптико-электронного преобразователя 2, Сигнал, принятый оптико-электронным преобразователем, поступает на первый информационный вход электронного блока 7 обработки информации, которым является вход усилителя-формирователя 10. С выхода усилителя-формирователя импульсы поступают на входы первого и второго счетчиков 11 и 12 зубьев колеса и на вход счетчика 13 зубьев колеса на один больше. Импульсы от кольцевого лазера 4 поступают на второй информационный вход электронного блока 7, которым является второй вход первой логической схемы И 14, и второй вход второй логической схемы И 17, как было указано выше. Сигналы от отметчика 5 данного обо.. рота поступают.на третий информационный вход электронного блока?, которым являет. ся вход счетчика 16 до двух, и первый вход триггера 15. Инверсный выход триггера 15 соединен с третьим входом первой логической схемы И 14 и входом логического блока

23. Сигнал с выхода триггера, поступающий на вход логического блока, подготавливает логический блок к работе. После получения сигнала с триггера логический блок со своего первого выхода выдает команду в первое оперативное запоминающее устройство 24 на запись информации. Выход счетчика 13 числа зубьев колеса на один больше подключен к второму входу первого счетчика 11

1719880 зубьев и первому входу первой логической содержимого устройства 25 и содержимого схемы И 14. Выход первой логической схе- регистра 28 констант, в который предваримы И 14 подключен к входу регистра 18 тельно заносятся число z зубьев колеса на импульсов кольцевого лазера для числа второй вход, модуль m колеса на третий зубьев колеса на один больше. Запись ин- 5 вход, число угловых секунд в 360 на четверформации в регистр 18 прекращается при тыйвход,напятыйвходсблока36вводится полном обороте зубчатого колеса. Инфор- компенсационный коэффициент углового мация с первой логической схемы И 14 по- вращения Земли К,,t. Содержимое блока 28 ступает также на шину данных первого поступает на первый вход умножителя 29, а оперативного запоминающего устройства 10 содержимое блока 25- на второй. Информа24. На адресную шину устройства 24 прихо- ция с выхода умножителя поступает на редят сигналы от первого счетчика 11 зубьев. гистрирующее устройство 9.

Т б азам происходит запись данных в Пример выполнения блок-схемы стабипервое оперативное запоминающее устрой- лизированного электропривод с а блоком ство 24. 15 управления реверсом показан на фиг. 3. Он

Выход счетчика 16 до двух подключен к состоит из логической схемы ИЛИ 37, блока первому входу второи логич р и логической схемы И 38 управления и стабилизированного элект17, к второму входу схемы И 17, как указы- ропривода 39. валось выше, подключен выход кольцевого Первый вход логической схемы ИЛИ лазера. Импульсы с выхода схемы И 17 под- 20 замкнут на корпус, а второй через вход стааются на вход регистра 19 импульсов эа билизированного привода с блоком управполный оборот отметчика. Выход регистра ления связан с управляющим выходом

19 соединен с входом делителя 21 на число реверса электронного блока обработки инэубьев, а выход делителя 21 — с входом ре- формации(фиг. 2, 3). Логическая схема ИЛИ гистра 22 эталонного числа импульсов. Ин- 25 своим выходом подключена к входу блока 38 ф .регистра 22 поступает на третий управления реверсом, а он, в свою очередь, т биливход вычитающего блока 27. Содержимое своим выходом подключен к входу ста илирегистра 18 вводится на первый вход схемы зированного электропривода 39. ри вра-.

20 сравнения, а на второй вход схемы 20 щении привода в прямом направлении блок поступает содержимое регистра 19. В схеме 30 управления не влияет на работу привода, 20 происходит сравнение числа импульсов однако при поступлении команды на реверс кольцевого лазера, записанного в регистрах от электронного блока обработки информа22 и 31. П и совпадении числа импульсов в ции логическая схема ИЛИ 37 пропускает обоих регистрах сигнал со схемы сравнения сигнал высокого уровня на блок управления поступает на второй вход триггера 15 и он 35 реверсом и он выдает команду в стабилизи-. . возвращается в исходное состояние, далее рованный электропривод на реверс. этот же сигнал приходит на входсчитывания Использование блока компенсации влив первое оперативное запоминающее уст- яния углового вращения Земли позволит поройство 24, на второй вход вычитающего высить точность измерений параметров блока 27, на вход логической схемы НЕ 26, 40 зубчатых колес с применением кольцевого которая выдает сигнал на запись во второе лазера. Известно, что при получении имоперативное запоминающее устройство 25, пульсов от кольцевого лазера за его.полный

Так же информация со схемы сравнения по- оборот их число будет отличаться для раздается и на второй счетчик 12 зубьев, кото- личных местоположений кольцевого лазера рый подключен своим выходом к адресной 45 относительно Земли, что ведет к погрешношине второго оперативного запоминающе- сти измерений. Влияние указанного блока го устройства 25. После поступления коман- . позволит исключить ошибку, вносимую угды на считывание в первое оперативное ловым вращением Земли.. запоминающее устройство 24 со схемы сравнения на первый вход вычитающего 50 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я блока 27 поступает содержимое ячеек памя- 1. Устройство для контроля окружного ти первого оперативного запоминающего шага и накопленной погрешности зубчатых стройства, из которого происходит вычи- колес, содержащее осветитель с проектируустройст тание эталонного числа импульсов, введен- ющей щелью, отметчик одного об р ного в вычитаащий блок на его третий вход. 55 кольцевой лазер, оптико-электронный преДалее происходит запись информации с вы- образователь с приемной щелью, электронхода вычитающего блока на шину данных ный блок обработки информации, второго оперм ивного запоминающего уст- регистрирующее устройство, электроприройства 25. После окончания записи логиче- вод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,.с целью ский блок выдает команду нэ считывание повышенияточностиизмерения, внеговве1719880

10 ден блок компенсации погрешности стремя информационными и одним управляющим входами и одним информационным выходом, а электропривод выполнен в виде стабилизированного электропривода с блоком 5 управления реверсом с одним управляющим входом, причем блок компенсации своим первым информационным входом связан с выходом кольцевого лазера, вторым и третьим информационными и управ- 10 ляющим входами с соответствующими выходами электронного блока обработки информации, а информационным выходом связан с соответствующим входом электронного блока обработки информации; уп- 15 равляющий вход стабилизированного электропривода связан. с соответствующим выходом электронного блока обработки информации.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е- 20 с я тем, что блок компенсации выполнен в виде логической схемы И, регистра импульсов кольцевого лазера за один полный оборот отметчика одного оборота, суммирующего блока, вычитающего блока, 25 первого делителя, второго делителя, блока вычисления, причем выход логической схемы И соединен с входом регистра импульсов кольцевого лазера за один полный; оборот отметчика, выход вышеупомянутого 30 регистра соединен с первым входом суммирующего блока и первым входом вычитающего блока, выход суммирующего блока подключен к входу первого делителя, а к первому входу второго делителя подключен 35 выход вычитающего блока. выход первого делителя подключен к второму входу второго.äåëèTåëÿ, выход второго делителя соединен с входом блока вычисления, информационный выход этого блока подключен к пятому входу регистра констант электронного блока, первый вход логической схемы

И через второй. информационный вход блока компенсации связан с выходом счетчика до двух электронного блока. вторые входы суммирующего и вычитающего блоков через третий информационный вход блока ком- . пенсации подключены к регистру импульсов кольцевого лазера за один полный оборот отметчика электронного блока, второй вход логической схемы. И через первый информационйый вход логической схемы И, через управляющий вход связан с вторым выходом логического, блока, с вторым выходом логического блока электронного блока.

3. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в электронном блоке обработки информации введен второй вход в регистр импульсов кольцевого лазера за полный .оборот отметчика, который связан с вторым выходом логического блока.

4. Устройство поп.1, отл ича ю щеес я тем, что стабилизированный электропривод с блоком управления реверсом выполнен в виде логической схемы ИЛИ, блока управления и стабилизированного электропривода, причем выход логической схемы

ИЛИ соединен с входом блока управления, а выход блока управления подключен к входу стабилизированного электропривода, второй вход логической схемы ИЛИ как управляющий вход соединен с выходом логического блока, находящегося в электронном блоке. а первый вход схемы ИЛИ замкнут на корпус.

1719880

1719880

Составитель E.Щелина

Техред M.Ìoðãå Hòàë

Корректор. М.Пожо

Редактор M.Öèòêèíà

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 763 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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