Устройство для определения параметров вращения объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров вращения объектов . Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения. Через элемент привода 7 вращение вала 8 передается полому цилиндру 5 с поляризатором 4, который модулирует интенсивность пучков лучей, Проходящих через него. ЭВМ по сигналам фотоприемных блоков 6 и 13 рассчитывает параметры вращения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)s 6 01 В 11/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4736630/28 (22) 11.09.89 (46) 23,08.92, Бюл. № 31 (75) А.А.Левковский и О.В.Назарьев (56) Патент Великобритании № 2162635, кл. 6 01 В 11/26, 1986..

Патент ФРГ ¹ 2144835, кл. G 01 В 5/30, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ВРАЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

„„ДЦ„„175б756 А1 2 ((57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров вращения объектов. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения. Через элемент привода 7 вращение вала 8 передается полому цилин дру 5 с поляризатором 4, который модулирует интенсивность пучков лучей, проходящих через него. ЭВМ по сигналам фотоприем::: ных блоков 6 и 13 рассчитывает параметры вращения. 1 ил, 1756756

20

35 рений

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к измерению угла поворота, числа оборотов, угловой скорости и ускорения вращающихся объектов.

Известны устройства для регистрации углового положения вала. Например, известно устройство, действие которого ос-новано йа "использовании датчика, выполненного в аиде секторного диска, прикрепляемого к валу или другому контролируемому объекту, который вращается вокрут оси, Секторьг нэ поверхности диска этого устройства имеют различные оптические свойства, Излучатель освещает-секторный диск и отраженный от него луч, кодируемый секторным изображением, направляют на группу фотоприемников, которые вырабатывают переменные выходные сигналы в соответствии с кбличеством поступившей на "них"световой энергии, Сигналы фотоприемников преобразуются в ряд цифровых сигналов, характеризующих определейное вращательное положение вала.

Вычислительный блок определяет по этим сигналам угловое положение вала

Недостаток этого устройства заключается в его малой точности по причине обеспечения малой (неглубокой) модуляции вращающимся диском интенсивности светового луча, направляемого на фотойриемники, Другой недостаток этого устройства объясняется использованием в качестве регистрируемого сигнала величины, пропорциональной лучистой энергии, поступающей от излучателя, В этих условиях колебания энергии излучателя, вызываемое, например, его старением или внешними случайными воздействиями, будут приводить к весьма значительным погрешностям измеИзвестно также устройство, которое содержит источник света, оптические системы, три поляризатора, светоделитель и два фотоприемника, Луч, вырабатываемый ис то 1ником света, через оптическую систему направляют на поляризатор, связанный с контролируемым объектом. Прошедший через поляризатор луч попадает на светоделитель и делитСя им на двэ луча с одинаковой интенсивностью, каждый йз которых проходит через поляризатор, оптическую систему и попадает на фотоприемник. Недостатком этого устройства является возможность влияния внешних факторов на стабильность его работы и, как следствие, невысокая точность измерений и ограниченность их диаи азона.

Целью изобретения является повышение точности измерений зэ счет исключения влияния дестабилизирующих факторов.

Сущность изобретения заключается в том, что его элементы, подверженные внешним воздействиям, размещены внутри полого цилиндра, кинетически связанного с контролируемым объектом, и что измеряемым параметром является относительная интенсивность, неподверженная внешним

-воздействиям и флуктуациям. Отличительнйми признаками предложенного устройства является то, что оно снабжено. полым. цилиндром, предназначенным для установкй в корпус с возможностью вращения вокруг оптической оси устройства, поляризатор жестко скреплен с Млым цилиндром и установлен между первым фотоприемным блоком и светоделителем; первый фотоприемный блок скреплен с корпусом так, что его входное окно расположено внутри полого цилиндра, а второй фотоприемный блок оптически связан с источником коллимированного плоскополяризованного излучения через светоделитель.

На чертеже изображено устройство, сечение, Устройство для определения параметров вращения объектов содержит лазер с оптической системой 1, на оптической оси которого последовательно размещены светоделителй (полупрозрачное зеркало} 3, поляризатор 4, заключенный в полый цилиндр

5, и измерительйый фотоприемный блок с оптической системой 6. Полый цилиндр 5 содержит элемент привода 7, например, шестерню, шкив или прижимной ролик, проводящий полый цилиндр 5 соприкосновение непосредственно или через редуктор с контролируемым объектом, например, валом 8, и подшипники 9. обеспечивающие полому цилиндру 5 с поляризатором 4 свободное вращение в корпусе 10, который крепится к неподвижному основанию (не показано) по месту устайовки, для чего он снабжен двумя отверстиями 11. За подшипниками 9 íà полом цилиндре 5 установлены уплотнительные манжеты 12. Сбоку от полупрозрачного зеркала 3 помещен ойорный фотоприемный блок с оптической системой 13. Лазер 1 и фотоприемнйе блоки 6 и 13 соединены электрическими проводами 14 с электронным блоком 15, в состав которого входят: устройства анализа сигналов, источники питания, датчик времени и 3ВМ. Подшипники 9 и манжеты 12 закрыты крышками 16 и 17, Лазер 1, полупрозрачное зеркало 3 и локи фотоприемников 6 и 13 укреплены в корпусе

10, Устройство работает следующим образом.

Корпус 10 крепят к неподвижному основанию так. чтобы элемент привода 7 прихо1756756 дил в соединение с контролируемым валом <р" л /2 N + уЪ, 8. Включают электронный блок 15 и подают где и — число максимумов и минимумов сигнапряжение питания на источник 1 света, в; нала I, зарегистрированных на данный мокачестве которого используется IIasep. Ис- мент времени. точник1 света вырабатываетплоскополяри-: 5 Регистрируя число максимумов и мйнизованный световой луч 18, который мумов сигнала l, а также зйачений непрепоступает на светоделитель 3 и делится им рывного текущего угла " у, электронный на два луча. Первый луч 18а, совпадаюЩий блок 15 выдает сведения о величине полнопо направлению с осью 2, проходит через: ro угла поворота по приведенной формуле. поляризатор 4 и попадает на входное окно 10 Число оборотов вала 8определяется как измерительного блока фотоприемнйков 6. целаячастьвеличийы N/4.

Второй луч18б выходит йз светоделителя 3 . Используя датчик времени, злектрони падает на входное окно опорного блока ный блок 15 в процессе вращения вала 8 фотоприемников 13..-: .,::, :: . определяет временную зависимость p(<) и, до начала использования предлагаемо- 15 дифференцируя ее по времени, onðåäåëÿro устройства определяют градуировочную . етв = d р/dt h, р/At — углову,о скорость зависимость между углом поворота p flollA-,:, -: Д и ризатора 4 и относительной интенсивно--; Р <К стью измерительного(I) и опорного(!о) лучей . ускорение, (т.е. I/1) для сетки углов; выставляемыхдру-. 20 На табло электронного блока 15 может гимй известными высокоточными способа;. - дополнительно высвечиваться полное число ми, Полученную функциональную связь ф оборотов вала 8 на данный момент времени

=f(I/Ip) вводят в память ЭВМ электронного и число оборотов в единицу времени. блока 15. Затем проводят устройство в ис- .... Повышение точности измерений в услоходное положение, при котором угол пово-.25 виях автоматизированного производства с рота р поляризатора 4 равен нулю, что программнымуправлениемобеспечивается соответствует поступлению минимального предложенным устройством за счет исклюсигнала от измерительного блока фотопри- чения влияния дестабилизирующйх факторов, емников 6 в электронный блок 15. Приводят -достигаемого помещением поляризатора 4 и контролируемый вал 8 во вращение, 30 входного окна измерйтельного блока фотоЧерез элемент привода 7 вращение ва- прйемников 6 в полый цилиндр 5, и использола 8 передается полому цилиндру 5 с поля- вание в качестве измерительного параметра ризатором 4. При этом вращающийся относительной интенсивности I/Ip модулиполяризатор 4 модулирует интенсивность руемого поляризатором света ; проходящего через него луча, в результате 35 чего на выходе поляризатора 4 интенсйв- Ф о р м у л а и з о б р е т е í и я ность луча 18в получает функциональную Устройство для определения параметзависимостьотуглаповоротарполяризато- ров вращения объектов, содержащее корра4иизмерительныйблокфотоприемнихов пус, установленные в tcopnyc6 источник

6 вырабатывает электрический сигнал I, по- 40 коллимированнбго плоскополяризованного ступающий в электронный блок 15 по алек- . излучения; светоделитель, два фотоприемтрическим проводам 14. Опорный блок ных блока, поляризатор, электронныйблок, фотоприемников 13 вырабатывает опорный входы которого йодклЮчены к фотоприемсигнал I,,,также регистрируемый электронным. ным блокам, о т л и ч à ie щ е е с я тем, что, блоком 15. Электронный блок 15 определяет .45 с целью повышения точности за счет исклюотношение сигналов блоков фотоприемников . чения влияния дестабилизирующих факто6 и 13 как!/1О, после чего по заложенной в "ров, оно сйабжено полым цилиндром, ЭВМ электронного блока 15 градуировоч- ... предназначенным для установки в корпус с ной функциональной связи, Э ВМ выдает: возможйостью вращения вокругоптической. сведения о значении угла поворота ф .; 50 оси устройства, полярйзатОр жестко скрепВ устройстве предусматриваетСя раз-, лен сполымцйлиндром иустайовленмежду дельная регистрация полного числ*четвер-, первым фотоприемнйм блоком и светоделитей оборота поляризатора 4 на данный,, телем, первый фотоприемный блок скрепмомент времени и дополнительного йейре- - лен с корпусом так, что его входное окно рывного(текущего) значения угла йоворота 55 расположено внутри полого цилиндра. а уъ в пределах последней неполной четверти: второй фотоприемный блок оптически свяокружности. Из этого следует, что полйцй:: - зан с йсточнйком-коллимировайного плоугол поворота на данный момент времейй:: скополяризбваннОго излучения через определяется из соотношения: светоделитель.