Способ поверки стрелочного измерительного прибора и устройство для его осуществления

 

Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов и устройство для его осуществления относятся к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и производительности поверки аналоговых измерительных приборов. По способу, реализованному в устройстве, содержащем телевизионный датчик, блок кадрового запоминающего устройства , блок расчета координат, блок обработки и управления, блок формирования калиброванного сигнала, блок формирования адреса, определяют функцию преобразования угла поворота стрелочного указателя во входную измеряемую величину . Погрешность определяется как разность между заданным значением образцового сигнала и пересчитанного по функции преобразования . Для повышения точности проводят совмещение системы координат изображения и индикаторной части измерительного прибора и учет координатных искажений . Данное техническое решение может использоваться для поверки приборов с индивидуально изготовленными шкалами без строгой фиксации под телевизионным датчиком, позволяет повысить точность за счет учета координатных искажений . 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790006/10 (22) 04.12.89 (46) 07.08.92. Бюл. ¹ 29 (71) Житомирское производственное объединение "Электроиэмеритель" (72) С.Н.Большаченкова, В,fl.Êàðåëéí, А.В.Козлов, Н.В.Козлова, А,М,Малярчук и В.В.Месяц (56) Авторское свидетельство СССР № 1112330, кл. G 01 R 35/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1383242, кл. G 01 R 35/00, 1986, (54) СПОСОБ ПОВЕРКИ СТРЕЛОЧНОГО

ИЭМЕРИТЕЛ6НОГО ПРИБОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЙ (57) Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов и устройство для его осуществления относятся к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности и производительности поверки аналоговых измерительных приборов. По способу, реализованному в

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при автоматизированных испытаниях и поверке измерительных приборов со стрелочным указателем;

Известны способы и устройства автоматической поверки стрелочных приборов, основанные на фиксировании момента совпадения указателя поверяемого прибора с отметками шкалы или определения взаимного положения указателя и отметок шкалы с помощью оптико-электронных преобразователей.

Недостатками являются ограничение функциональных воэможностей, низкое бы„„5U„, 1753432 А1 устройстве, содержащем телевизионный датчик, блок кадрового запоминающего устройства. блок расчета координат, блок обработки и управления, блок формирования калиброванного сигнала, блок формирования адреса, определяют функцию преобразования угла поворота стрелочного указателя во входную измеряемую величину. Погрешность определяется как разность. между заданным значением образцового сигнала и пересчитанного по функции преобразования. Для повышения точности проводят совмещение системы координат иэЬбражения и индикаторной части измерительного прибора и учет координатных искажений, Данное техническое решение может использоваться для поверки приборов с индивидуально изготовленными шкалами без строгой фиксации под телевизионным датчиком, позволяет повысить точность за счет учета координатных искажений. 2 с, и 2 э.п. ф-лы, 6 ил, стродействие, сложности в технической реализации.

Наиболее близким техническим решением, является способ автоматической поверки стрелочных измерйтельнйх приборов, где сканируют-иэображение индикаторной части измерительного прибора, запоминают изображение, задают дискретно возрастающий сигнал, запоминают второе иэображение; соответствующее новому показанию прибора, вычитают одно изображение из другого, находят угол поворота указателя, по которому определяют показания стрелочного прибора, и вычисляют погрешность измерения, 1753432

Известное устройство содержит поверяемый прибор, передающую телевизионную камеру (датчик), блок программно-управляемого сканирования, блок обработки и управления, которое реа- 5 лизует описанный способ.

Однако данный способ и устройство имеют следующие недостатки. Способ и устройство предназначены для приборов с априорно известными значениями координат 10

: : — .4 поверяемых отметок, Кроме тогК при данном способе требуется строгая фйксация прибора во время измерения и высокая помехоустойчивость системы, так как в противном случае в результате вычитания 15 разностный массив не даст изображения указателя в двух положениях, а будет содержать кроме массивов указателя и два массива шкал, достоверность поверки падает.

Данный способ не йрименим для приборов 20 с индивйдуально изготовленными шкалами, так" как не предусматривает определения полбжения отметок шкал.

Цель изобретения - ускорение Йроцесса поверки при одновременном повышении 25 ее точности.

Поставленная цель достигается тем, что в сйособе автоматической поверки стрелочных измерительных приборов устанавливается связь между положением отметки 30 шкалы и соответствующей измеряемой величййой, что достигается îй збДеленйем углов поворота стрелочного указателя при . сканировании индикаторной части стрелоч- - ного прибора по ее свободному полю и по 35 стрелочному указателю, а расчетное значе ние входного сигнала для коо1здийат каждой отметки шкалы определяют интерполяцией, При наличии неоднозначности положения прибора устанавливается связь между коор- 40 динатами угловых положений отметок шка" лы и заданными координатами реперных отметок. При наличии координатных искажений устанавливается связь между координатами угловых положений отметок 45 шкалы и заданными координатами отметок дополнительной шкалы.

На фиг.1-6 йриведены схемы для иллюстрации предлагаемых способа и устройства.. 50

Для установлейия связи между положением отметки шкалы и соответствующей из-меряемой величиной определяют функцию преобразования угла поворота стрелочного указателя во входную измеряемую величи- 55 ну: йь f(At), (1) где сц — угол поворота стрелочйого указателя; д= Акш-AO (2) Для повышения производительности поверки; при наличии неоднозначности положения прибора под телевизионным датчиком", устанавливается связь между координатами угловых положений отметок шкалы. и заданными координатами реперных отметок индикаторной части измерительного прибора.

Индикаторная часть измерительного прибора и иэображение в декартовой системе координат.

На индикаторной части стрелочного измерительного прибора задаются отметки, принятые"за реперные. координаты которых известны. flocne сканирования изображения определяются координаты реперов и коэффициенты преобразования заданного положения индикаторной части измерительного прибора в изображение в виде переноса А и В, поворота < а, изменения масштаба АВ Ф АВ (фиг.3), А — значение, соответствующее входной измеряемой величине.

Фун кци я (1) on редел я ется следующим образом.

На измерительный стрелочный прибор подают от формирователя, калибровочного сигнала дискретно возрастающий сигнал, замеряют значения углов указателя, соответствующих каждому из значений входного сигнала, для чего сканируют изображение индикаторной части стрелочного измерительного прибора по свободному полю 1 и указателю 2, что обеспечивается выбором траектории сканирования 3 (фиг,2), Получают табличное значение функции (1), которая запоминается, После чего сканируют изображение индикаторной части стрелочного измерительного прибора по отметкам шкалы 4 и определяют значения углов, соответствующих каждой отметке.

Затем по функции преобразования и значениям углов, соответствующих отметкам шкалы, методом линейной интерполяции, принимая значения функции (1) за базовые, пересчитывают значения углов отметок шкалы в значения входного калибровочного сигнала, что соответствует измеренным значениям входной величины (Акш).

Каждой из бтметок шкалы соответствует заданное значенйе образцового сигнала Ао.

Погрешность определяется как

1753432

5 6

Масштабный коэффициентопределяет- ляют координаты отметок, Шкала с пося по формуле мощью отметок разбивается на зоны (фиг.5).

Для зоны, представляющей собой прядв (3) моугольник, с координатами узлов Хп, Ул.

1-д в 5 Xn+1i У т+1, Xn+2i Yn+2i Хп+з, Ул+з координаты

Ф иэображения Ял, 7п, Хо+1, Yn+1 Xn+2 Yn+2 где Хд, Хв, Уд, Ув — координаты реперных Хп+з, Yn+3, точка с координатами Хт, Ут будет отметок иэображения; иметь иэображение Хт, Yò, Хд, Хв, YA Ув — координаты реперйых Для "прямого" преобразования — пеотметок индикаторной части измерительно- 10 рехода от координат изображения Х>, Ут к координате индикаторной части измериiдв — расстояние между рейерами А и B тельного прибора Хт, Ут необходимо XT, YT индикаторной части измерительного прибо- отнести к соответствующей зоне шкалы и ра; ... определить Хт, YT методом линейной интерiAs-расстояниемеждуреперамиАиВ 15 поляции по формулах(фиг.5) изображения.

Разворот координатной системй иэо- Хт = Хп + (Хт» ахи)/Мх, бражЕНИя ОтйОСИтЕЛЬНО КООрдИНатНОй СИ- Ут Yn+1+ (Ут а f+1)/М, (7) и т у+ у, стемы индикаторной части стрелочного

ИЗМЕрИтЕЛЬНОГО ПрИбОра ОПРЕдЕЛявтСя ПО 20 ГдЕ ах1, ау1+1 — КООрдИНатЫ ЛИНИИ ПЕРЕСЕЧЕформулах . ния прямой, проходящей через точки Хт, Ут

ЛY с прямыми, проходящимй через узлы, дв Л ХдB . Mx, My — масштабный коэффициент.

Lee Мв . М «а f -1 а.г. М

Сдвиг начала координатной системы: Хп 2 — Х„ " Y„— у

n+1 изображения относительно координатной системы индикаторной части стрелочного" " Для "обратного" преобразования переизмерительного прибора определяется по хода координат индикаторной части иэмеформулах 0 рительного прибора Хт, Yr к изображению

Хт, Ут служат формулы а = Хд — (Хд cos а — Уд sin а) —, 1

Ы . Хт=axf+(Хт Xn) Mx ,=уд-(Хдз!па+ удсоза) (5) Ух ау +(ут Уп+1) Му (9)

Q "35

Устройство для осуществления способа где а — сдвиг по оси Х, о оси Х, содержит последовательно соединенные

b — сдвиг по оси У. — д о оси У.. телевизионный датчик 1, стрелочный измерительный прибор.2, кадровый эапоминаюИспользуя коэффициенты, перевод ко- 40 щий блок 3, формирователь 4 сигналов ординат любой точки индикаторной части координат угловых положений отметок шкаизмерительного прибора (XI, Yl) в коорди- лыистрелочногоуказателя,формирователь наты изображения (Хь Yl) производится 5 управляющих сигналов, формирователь 6 по формулах, калибровочного сигнала, формирователь 7

45 адреса (фиг.1), Xl -(Xl о,,„) . — + УстРойство Работает слеДУюЩим обРаМ - зом.

+ Yl cos a) . — + B (6) ИзобРажение индикаторной части Стре1

M лочного измерительного прибора 2 проециП руется на фоточувствительную поверхность ри наличии координатных искажений телевизионного датчика 1, изображение задля повышения точности поверки устанав- писывается в кадровый запоминающий ливается связь между координатами угло- блокЗ. В памятьформирователя5управлявых положений отметок шкалы и заданными " ющих сигналов зайисаны координаты отмекоординатами дополнительной школы. В 55 ток дополнител и поле э ения телевизионного атчика и ток дополнительной шкалы, реперных р ионного датчика поме- отметок, координаты траектории сканирощают дополнительную шкалу (фиг;4) с изве- вания индикатор вания индикаторной части измерительного стными коорДинатами калибровочных прибора, по которым в ф 7 ру т изо ражение и опреде- реса формируется адрес сканирования изо1753432

25

30 ной части измерйтельного прибора, то для

50 перехода к системе координат изображения координаты траектории сканирования преобразовываются в следующей последоваповорота, изменения масштаба, обратные

55 преобразования, что.позволяет сформировать траекторию сканирования, проходящую через середину отметок шкалы в виде бражения, записанного в кадровый запоминающий блок 3, Траектория сканирования формируется с учетом координатных искажений (уравнение (9), а также возможных перенос, поворот, изменение масштаба ин- 5 дикаторной части измерительного прибора (уравнения (3)-(6)).

Информация с выхода кадрового запоминающего блока 3 поступает в формирователь 4 сигналов координат угловых положений отметок шкалы и стрелочного указателя, где происходит расчет координат отметок и указателя.

Значения координат отметок и указате- ля поступают в формирователь 5 управляющих сигналов, где прои; одится обработка .текущей информации, вырабатывается управляющий сигнал, подаваемый на формирователь 6 калибровочного сигнала; с выхода ксторого сигнал подается на стрелочный измерительный прибор 2..

Предлагаемый способ автоматйческой-поверки стрелочных измерительных приборов реализован в следующем устройстве (фиг.б).

Телевизионный датчик формирует полный телевизионный сигнал, который преобразуется к виду, позволяющему осуществить поэлемейтную зайись сигнала изображения, следующим образом. С выхода телевизионного датчика 1 (например телевизионная камера КТП-63) видеосигнал поступает на вход квантователя 2, в котором видеосигнал квантуется по двум уровням, соответствующим "Лог.0" или "Лог,1" в за- 35 висимости от яркости (реализован на компараторе КР 521 СА4), Квантованный по уровню сйгнал поступает на информационные входы первого или второго регистров сдвига (К 531 ТМ9П) 40 устройства 3 кодирования телевизионного

- сигнала. В зависимости от того, йо какому полукадру идет запись информаций в кадровом запоминающем блоке, по сигйалу счетчика (К 155ИЕ7) открывается один из 45 регистров. Параллельный код с выхода каж. дого из регистров через шинный формирователь (К 589АП26), регистр (К 589 ИР 162), мультиплексор (К 555КП2) поступает на входы данных ОЗУ 4 кадрового запоминающего блока. Запись информации в ОЗУ кадрового запоминающего блока йдет по адресу, сформированному счетчиком (К

155ИЕ7) по сигналу "Пуск" с фо)Фйрбйателя управляющих сигналов. В устройстве используются служебные команды полного телевизионного сигнала, для синхронизации работы используются тактовые сигналы генератора 5 тактовых им- . пульсов, Считывание информации из кадрового запоминающего блока идет следующим образом, Формирователь управляющих сигналов формирует адрес, который подается на вход ОЗУ через шинный формирователь (К

589АП26), принимается информация по данному адресу также через шинный формирователь.

Оперативное запоминающее устройство кадрового запоминающего блока построено на микросхемах К565 РУ53, B качестве формирователя управляющих сигналов используется микро-3ВМ

"MC 1201-02".

Предлагаемый способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов реализован следующим образом, В поле зрения телевизионного датчика помещается дополнительная шкала с известными координатами отметок, Изображение шкалы сканируется по "окнам", задаваемых формирователем адреса, анализируются разряды каждого 16-разрядноro слова, задаваемых данным адресом, и при наличии "Лог.1" в одном из разрядов запоминается координата каждой "Лог.1" формирователе сигналов координат угловых положений отметок шкалы. Так определяются координаты отметок дополнительной шкалы, которые записываются в запоминающее устройство формирователя управляющих сигналов. Затем в поле зрения телевизионного датчика помещается стрелочный измерительный прибор, Сканируют изображение индикаторной части измерительного прибора в следующей последовательности: сканируют реперы по

"окнам", адрес сканирования задается формирователем адреса по индикаторной части измерительного прибора, Определяют координаты реперов в формирователе сигналов координат угловых положений отметок шкалы стрелочного указателя по ним преобразование типа переноса, поворота, изменения масштаба, Так как траектория сканирования задается по координатной системе индикатортельности: преобразование типа переноса, ломаной линии или окружности, а также по свободному полю и указателю, и получают координаты отметок шкалы и указателя. Для

1753432

10 расчета угла поворота указателя проводят прямые преобразования и преобразования типа переноса, поворота. изменения масШтаба, что позволяет перейти от иэображения к индикаторной части измерйтельного прибора.

Способ автоматической поверки стрелочных измерительных приборов позволяет снизить время гговерки многошкальных стрелочных измерительных приборов с количеством отметок около 150, ориентировочно в пять раз, повышаетСя эффективность контроля за счет увеличения точности поверки, снижается трудоемкость.

Формула изобретения

1. Способ поверки стрелочного измерительного прибора, включающий определение координат угловых положений стрелочного указателя для ступенчато возрастающих значений калиброванного сигнала, определение координат угловых положений отметок шкалы сканирОванйем шкалы индикаторной части стрелочного измерительного прибора и определение ошибки для каждой отметки шкалы по разности ее номинального и расчетного"значений входного сигнала, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью ускорения процесса поверки при одновременном повышейии ее точности, определение координат углов поворота стрелочного указателя осуществляют сканированием индикаторной части стрелочного прибора по ее свободному полю и по стрелочному указателю, а расчетное значение входного сигнала для координат каждой отметки шкалы определяют интерполяцией по заданному значению калиброванного сигнала для ближайшего углового положения стрелочного указателя, 2, Способ по п,1, отличающийся тем, что устанавливают связь между координатами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами реперных отме5 ток нэ индикаторной части измерительного прибора.

3, Способ по п,1, отличающийся тем, что устанавливают связь между коорди10 натами угловых положений отметок шкалы и заданными координатами отметок дополнительной шкалы, 4. Устройство для поверки стрелочного измерительного прибора, содержащее теле15 виэионный датчик, расположенный против индикаторной части стрелочного измерительного прибора, и формирователь управляющих сигналов, подключенный первым выходом к управляющему входу формирова20 теля калибровочного сигнала, соединенного выходом с входом стрелочйого измерительного прибора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения процесса поверки при одновременнбм повышении точности, в не25 ro введены формирователь сигналов координат угловых положений отметок шкалы и . стрелочного указателя, подключейный выходом к входу формйрователя управляющих сигналов, кадровый запоминающий блок, 30 подсоединенный первым входом к выходу телевизионного датчика, и формирователь адреса, соединенный входом с вторым выходом формирователя управляющих сигналов, причем формирователь сигналов

35 координат угловых положений отметок шкалы и стрелочноо указателя подсоединен первым входом к выходу кадрового запоминающего блока и соединен вторым входом с выходом формирователя адреса, подклю40 ченным к второму входу кадрового запоминающего блока, 1153432

1753432

А ir+8

М

А у, nip

Составитель А.Козлов

Техред М. Моргентал

Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Редактор Н.Химчук

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

Заказ 2767 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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