Электронный уровень



Электронный уровень

 


Владельцы патента RU 2435135:

Шупейкин Павел Игоревич (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля горизонтальности поверхности изделия. Сущность: в электронный уровень вводятся линейка многоэлементного фотоприемника, отвес в составе излучателя, закрепленного металлическим полым внутри стержнем к роликовой опоре, генератор тактовых импульсов и два выходных регистра. При этом блок обработки сигналов выполняется в составе двух каналов, каждый из блока импульсных усилителей и шифратора. Техническими результатами являются автоматизация процесса измерения горизонтальности поверхности, выдача результатов измерения в процессе измерения и использование устройства в полевых условиях. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике может быть использовано для контроля горизонтальности поверхности изделий.

Аналогом являются измерение горизонтальности поверхностей по разности между наибольшим и наименьшим показаниями измерительной головки при перемещении ее по проверяемой поверхности [1, с. 414], или измерение горизонтальности уровнями [1, с.415, 416]. Недостатками обоих являются выполнение измерений вручную и длительный процесс получения конечных результатов измерений. Прототипом принят «Электронный уровень» [2, с.404], содержащий магнитоэлектрический измерительный преобразователь и электронный блок обработки сигналов. Недостаток прототипа: отсутствие выдачи конечных результатов измерений в процессе измерений.

Цель изобретения - автоматизация измерительного процесса горизонтальности поверхности с выдачей результатов в процессе измерения и регистрацией их на соответствующий носитель, использование устройства измерения в полевых условиях.

Техническими результатами являются автоматизация процесса измерения горизонтальности поверхности, выдача результатов измерения в процессе измерения и использование устройства в полевых условиях.

Сущность изобретения состоит в том, что в электронный уровень, содержащий блок обработки сигналов, вводятся линейка многоэлементного фотоприемника, отвес в составе излучателя, закрепленного металлическим полым внутри стержнем к роликовой опоре, генератор тактовых импульсов, два выходных регистра, а блок обработки сигналов выполняется в составе двух каналов, каждый из последовательно соединенных блока импульсных усилителей и шифратора.

Структурная схема электронного уровня изображена на чертеже.

Электронный уровень содержит корпус 1, внутри которого расположен отвес /маятниковый уровень [2, с.402]/ в составе излучателя 2, включающего непрозрачный корпус 3, светодиод 4 белого свечения и микрообъектив 5, и металлический полый внутри стержень 6, через который выполнен подвод питания к светодиоду 4. Корпус 3 излучателя 2 подвешен металлическим стержнем 6 к роликовой опоре 7, находящейся в держателе 8. Роликовая опора 7 имеет свободу поворота под воздействием груза отвеса в обе стороны от своей оси. В электронный уровень введены линейка 9 многоэлементного фотоприемника, фоточувствительная сторона которой выполнена в форме дуги, сохраняющей равное расстояние от фоточувствительной поверхности до микрообъектива 5, генератор 10 тактовых импульсов и два восьмиразрядных выходных регистра 17, 18, а блок 11 обработки сигналов выполнен в составе двух идентичных каналов и блока 16 индикации. Первый канал включает последовательно соединенные первый блок 12 импульсных усилителей и первый шифратор 13, второй канал включает последовательно соединенные второй блок 14 импульсных усилителей и второй шифратор 15. Длина отвеса включает длину корпуса 3, длину стержня 6, радиус роликовой опоры 7 и длину луча излучателя 2, принимается равной 50 мм. Максимальное отклонение луча излучателя 2 вправо и влево от центра линейки 9 многоэлементного фотоприемника принимается ±5°. Длина линейки 9 составляет: L=Sinα×50 мм=sin5°×50 мм=0,0872×50 мм=4,36 мм, 2L=±4.36 мм, или 8,72 мм. Разрешение линейки 9 принимается 0,1 мм, число фотоприемников в линейке 9 составляет:

Принимается число фотоприемников в каждой половине линейки 9 по 43, оставшийся один фотоприемник 87-й является центральным и используется при проверке показания прибора перед началом измерения. Частота тактовых импульсов с генератора 10 принимается 80 кГц, частота выдачи кодов результата измерения 10 Гц. Блок 12 импульсных усилителей включает 43 импульсных усилителя по числу фотоприемников в левой половине линейки 9 многоэлементного фотоприемника, блок 14 импульсных усилителей содержит 44 импульсных усилителя по числу фотоприемников в правой половине линейки 9. Облученный фотоприемник выдает электрический импульс, поступающий в свой импульсный усилитель, где усиливается и формируется по амплитуде и длительности и поступает на соответствующий вход своего шифратора 13 /15/. Шифраторы 13, 15 выдают значения угла наклона проверяемой поверхности семиразрядными кодами. Шифратор 13 имеет 43 входа и выдает двоичные коды с 0000001 по 1111111 /127/, шифратор 15 имеет 44 входа и выдает двоичные коды с 0000000 по 1111111 /127/. Разрешение измерения угла наклона проверяемой поверхности составляет:

Погрешность измерения

Для различия кодов левой и правой стороны угла наклона при выдаче кодов на регистрацию с USB-порта семиразрядные коды поступают в параллельном виде в выходные восьмиразрядные выходные регистры 17, 18 во второй-восьмой их разряды. Коды с выходного регистра 17 выдаются восьмиразрядными, а в первом /старшем/ разряде их всегда будет ноль. Коды с выходного регистра 18 выдаются также восьмиразрядными, а в первом /старшем/ разряде кодов всегда будет 1, которая заносится в него тактовым импульсом в момент последовательной выдачи кода из регистра 18. Блок 16 индикации содержит соответствующее число дешифраторов /микросхемы типа К514ИП2 [3, с.93]/, преобразующих двоичные коды /угловых минут/ с шифраторов 13, 15 в десятичные числа, высвечиваемые на табло блока 16 индикации: при наклоне проверяемой поверхности вправо - на правой стороне табло, при наклоне влево - на левой стороне табло, в угловых минутах.

Работа устройства

Перед началом измерений электронный уровень ставится на контрольную /поверочную/ горизонтальную плиту, включается питание прибора, на правой стороне табло блока 16 индикации высвечивается число ″0000000″. После проверки приступают к измерениям. Электронный уровень ставится опорной /нижней/ стороной корпуса 1 на проверяемую поверхность, включается питание прибора. На вход светодиода 4 поступает импульс 10 Гц соответствующей амплитуды и длительности, излучение светодиода 4 облучает соответствующий фотоэлемент на линейке 9 многоэлементного фотоприемника, сигнал с которого, усиленный соответствующим усилителем в блоке 12 /14/, поступает на соответствующий вход шифратора 13 /15/, шифратор выдает семиразрядный код на вход блока 16 индикации и параллельно в соответствующий выходной регистр 17 /18/. На табло блока 16 индикации высвечивается угол наклона в угловых минутах проверяемой поверхности: на левой стороне табло, если наклон влево, или на правой стороне, если наклон вправо. Для регистрации результатов измерений к выходу USB-порту до проведения измерений подключается соответствующий накопитель цифровой информации или модуль флэш-памяти /в полевых условиях/. Коды на регистрацию выдаются в последовательном виде тактовыми импульсами со второго выхода генератора 10. При наклоне проверяемой поверхности вправо восьмиразрядные коды имеют в старшем разряде 1, при наклоне влево коды имеют в старшем разряде 0. Заявляемое устройство - электронный уровень выполняет автоматическое измерение угла наклона проверяемой поверхности в минутах, выдачу результатов в темпе измерений в накопитель цифровой информации, на табло блока индикации высвечивает угол наклона, погрешность измерений ±1,18 угловых минут. Прибор выполняется малогабаритным с автономным питанием и пригоден для работы в полевых условиях.

Источники информации

1. Общетехнический справочник. Под редакцией Е.А.Скороходова, М., 3-е изд., 1989, с.414-416.

2. Т.В.Корнеева. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. М., 1990, с.404, 402.

3. В.И.Иванов, А.И.Аксенов, А.М.Юшин. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник, М., 1984, с.93.

4. И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев. Справочник по математике. М., 1964, с.48.

Электронный уровень, содержащий блок обработки сигналов, отличающийся тем, что в его корпусе расположен отвес в составе излучателя, включающего непрозрачный корпус, в котором размещены светодиод белого свечения и микрообъектив и прикрепленный металлическим полым внутри стержнем к роликовой опоре, укрепленной в держателе, прикрепленном к верхней стороне корпуса электронного уровня, в который введены линейка многоэлементного фотоприемника (ЛМФ), фоточувствительная сторона которой выполнена в форме дуги, сохраняющей равное расстояние от фоточувствительной поверхности до микрообъектива излучателя, генератор тактовых импульсов, первый и второй восьмиразрядные выходные регистры и USB-порт, а блок обработки сигналов выполнен в составе двух идентичных каналов и блока индикации, первый канал включает последовательно соединенные первый блок импульсных усилителей, входы которого подключены к соответствующим выходам фотоприемников в левой половине ЛМФ и содержащий импульсные усилители по числу фотоприемников в левой половине ЛМФ, и первый шифратор, соответствующие входы которого подключены к соответствующим выходам первого блока импульсных усилителей, второй канал включает последовательно соединенные второй блок импульсных усилителей, входы которого подключены к выходам соответствующих фотоприемников в правой стороне ЛМФ и содержащий импульсные усилители по числу фотоприемников в правой половине ЛМФ, и второй шифратор, соответствующие входы которого подключены к соответствующим выходам второго блока импульсных усилителей, входы блока индикации подключены к соответствующим выходам первого и второго шифраторов, первый выход генератора тактовых импульсов подключен параллельно к управляющим UВЫД входам первого и второго шифраторов и к входу светодиода, второй выход подключен параллельно к управляющему входу первого выходного регистра, к управляющему входу второго выходного регистра и к информационному входу первого разряда второго выходного регистра, второй - восьмой входы первого выходного регистра соответственно подключены к первому - седьмому выходам первого шифратора, второй - восьмой входы второго выходного регистра подключены соответственно к первому - седьмому выходам второго шифратора, а выходы обоих выходных регистров объединены и подключены к USB-порту, являющемуся выходом электронного уровня.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях крена автомобилей, кораблей, кранов, различных горизонтальных платформ и т.д., а также при определении направления бурения скважин, в особенности горизонтальных.

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано для индикации и измерения уклонов и кренов подводных и надводных судов во время морской навигации.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для определения пространственного положения объектов, и может быть использовано в геодезии, строительстве, горном деле, в навигационных системах управления подвижными объектами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности, строительстве, на транспорте, например, для определения углового положения транспортного средства относительно горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. .

Нивелир // 2171449
Изобретение относится к разделу технической физики, в частности к геодезическому приборостроению, и может быть использовано в строительстве, геодезии и метрологии для определения уклонов и проверки вертикальности и перпендикулярности строительных конструкций.

Уровнемер // 2160430
Изобретение относится к разделу технической физики, в частности к геодезическому приборостроению. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах определения углов наклона различных устройств и объектов

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля горизонтальности поверхностей изделий и в строительстве

Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок заключается в горизонтировании изделия, установке на контролируемые площадки измерительных устройств, каждое из которых содержит два измерительных преобразователя, измеряющие углы отклонения от горизонта по двум взаимно перпендикулярным направлениям, измерении углов наклона каждой из площадок относительно горизонта, вычисление углов взаимной ориентации. Оси чувствительности измерительных преобразователей ориентируют вдоль базовых осей площадок, затем разворачивают ось чувствительности преобразователя, установленного на первой площадке на угол, равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2, который берется из чертежа изделия. Одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90° в азимутальной плоскости. Одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол минус 90° в азимутальной плоскости, далее отклоняют изделие относительно горизонтальной оси на угол φ3, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90°, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, затем вычисляют углы рассогласования контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, а угол азимутального рассогласования определяют из соотношений: Δ A * = Δ A + δ A ¯ δ A ¯ = a r c t g sin ϕ 2 k − ϕ 2 0 2 sin ν 2 k − ν 2 0 2 − a r c t g sin ϕ 1 k − ϕ 1 0 2 sin ν 1 k − ν 1 0 2 , где ΔА* - угол азимутального рассогласования; ΔА - угол азимутального рассогласования, взятый из чертежа изделия; δ A ¯ - угол азимутального рассогласования, определенный в результате измерений; - углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия; - углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия; - углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия; - углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия. 2 ил.

Электронный уровень относится к измерениям характеристик поверхности и предназначен для исследования уклонов поверхности с помощью фотоэлектрических индикаторных устройств. Уровень содержит в корпусе определитель уровня, расположенный над многоэлементным фотоприемником, связанным с блоком обработки сигналов. Корпус электронного уровня выполнен в виде прозрачной емкости корпуса с круглым плоским дном и выпуклым верхом с верхней точкой, расположенной над центром круглого плоского дна, вблизи которого размещен многоэлементный фотоприемник, направленный вертикально вверх и выполненный в виде матрицы с расположением фотоэлементов на пересечениях окружностей и радиусов круглого плоского дна. Определитель уровня выполнен в форме воздушного пузырька в непрозрачной темной жидкости, размещенной в прозрачной емкости, причем при центральном расположении воздушного пузырька в прозрачной емкости корпуса его вертикальный размер равен высоте от центра круглого плоского дна до верхней точки выпуклого верха. Технический результат - одновременное определение двумерного направления уклона уровня исследуемой поверхности, простота в применении, сокращение времени. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения уклонов и может быть использовано для контроля и измерения углового положения как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей. Сущность: уровень-уклономер содержит три трехосевых акселерометра, каждый из которых через три соответствующих блока предварительной обработки соединен с микроконтроллером. Выходы микроконтроллера соединены со входами индикатора, а входы микроконтроллера - с выходами блока клавиатуры. Первый и второй трехосевые акселерометры расположены в корпусе устройства в одной горизонтальной плоскости. Причем горизонтальная продольная, горизонтальная поперечная и вертикальная оси второго акселерометра направлены противоположно соответствующим осям первого акселерометра. Третий акселерометр расположен под углом не более 85° к горизонтальной плоскости, в которой лежат первые два акселерометра. Причем горизонтальная продольная ось третьего акселерометра совпадает с соответствующей осью первого акселерометра. Технический результат: измерение и контроль уклона как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей одновременно по трем направлениям, измерение угла поворота электронного уровня-уклономера в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также повышение точности и помехоустойчивости измерений угловых отклонений поверхностей. 2 ил.
Наверх