Электронный уровень



Электронный уровень
Электронный уровень
Электронный уровень
Электронный уровень

 


Владельцы патента RU 2453811:

Шупейкин Павел Игоревич (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля горизонтальности поверхностей изделий и в строительстве. Сущность изобретения в том, что в электронный уровень, содержащий блок обработки сигналов, вводятся блок излучателя, матрица приборов с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ и плоскопанельный дисплей, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты. При этом блок обработки сигналов включает четыре идентичных шифратора и блок индикации. Техническими результатами являются выполнение контроля горизонтальности поверхности синхронно по двум координатам и визуальное наблюдение отклонения от горизонтали на экране плоскопанельного дисплея. 4 ил.

 

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

Прототипом принят "Электронный уровень" [1, с.404], содержащий магнитоэлектрический измерительный преобразователь и электронный блок обработки сигналов. Недостаток прототипа: контроль горизонтальности поверхности по одной координате и отсутствие визуального наблюдения процесса измерения.

Техническими результатами являются выполнение контроля горизонтальности поверхности синхронно по двум координатам и визуальное наблюдение отклонения от горизонтали на экране плоскопанельного дисплея. Сущность изобретения в том, что в электронный уровень, содержащий блок обработки сигналов, вводятся блок излучателя, матрица приборов с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ и плоскопанельный дисплей.

Структурная схема электронного уровня на фиг.1, блок излучателя на фиг.2, плоскопанельный дисплей на фиг.3, принцип получения координат отклонения от горизонтали в двух направлениях на фиг.4. Электронный уровень содержит /фиг.1/ непрозрачный корпус 1, внутри которого расположен блок 2 излучателя, матрица 3 приборов с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ из КНОП-датчиков [2, с.832, 833] с разрешением 720×720 пикселов, блок 4 обработки сигналов, включающий четыре идентичных шифратора 5, 6, 7, 8 и блок 9 индикации, последовательно соединенные генератор 10 тактовых импульсов и делитель 11 частоты, первый 12 и второй 13 ключи, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу делителя 11 частоты, второй и третий выходы подключены соответственно к сигнальным входам ключей 12, 13, и плоскопанельный дисплей 14. Матрица ПЗИ 3 установлена и закреплена под верхней стороной корпуса 1, фоточувствительная сторона матрицы ПЗИ 3 строго параллельна опорному /нижнему/ основанию корпуса 1 и расположена в фокальной плоскости объектива блока 2 излучателя, который содержит /фиг.2/ цилиндрический корпус 15, в центре которого имеется две полуоси 18, внутри корпуса 15 размещен светодиод 16 белого излучения, в верхнем торце корпуса 15 размещен объектив 17, на нижний конец корпуса 15 навинчивается соответствующего веса груз 19 с отверстием по оси, груз 19 выполняет роль отвеса, блок 2 излучателя содержит подвижную рамку 20 с двумя полуосями 21 и двумя подшипниками скольжения для полуосей 18 в центрах сторон противоположные сторонам с полуосями 21, в подшипниках скольжения размещаются внешние концы полуосей 18, содержит внешнюю неподвижную рамку 22, жестко соединенную с корпусом 1 электронного уровня и имеющую тоже два подшипника скольжения в центрах двух сторон неподвижной рамки 22 для размещения в них концов полуосей 21 подвижной рамки 20, цилиндрический корпус 15 имеет две степени свободы перемещения, перпендикулярные друг другу, выполняемые поворотом корпуса 15 под действием груза 19 относительно подвижной рамки 20 в плоскости X и поворотом корпуса 15 совместно с подвижной рамкой 20 относительно неподвижной рамки 22 в плоскости Y. Блок 4 обработки сигналов выполняется из четырех идентиных шифраторов 5, 6, 7, 8 и блока 9 индикации. Входы первый-триста шестидесятый /1-360/ каждого шифратора 5-8 подключены к соответствующим первому-триста шестидесятому /1-360/ выходам матрицы ПЗИ 3, информационные первый-десятый выходы каждого шифратора 5-8 подключены к соответствующим первому-десятому входам блока 9 индикации, выходы знака минус "1" с шифраторов 5 /-X/ и 7 /-Y/ подключены к соответствующим двум входам в блоке 9 индикации. Управляющие входы Uвыд шифраторов 5-8 и вход светодиода 16 /фиг.1/ через осевое отверстие в грузе 19 объединены и подключены к первому выходу /25 Гц/ делителя 11 частоты.

Плоскопанельный дисплей 14 включает первый 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 идентичные дешифраторы, входы первый-десятый каждого из них подключены к первому-десятому выходам своего шифратора 5-8, и включает /фиг.3/ четыре идентичных канала формирования управляющих сигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные дешифратор 27 /29, 31, 33/ и блок 28 /30, 32, 34/ импульсных усилителей, и экран 35. Каждый блок импульсных усилителей 28, 30, 32, 34 содержит 129600 импульсных усилителей /360×360/, выходы блоков импульсных усилителей подключены параллельно к соответствующим своим 129600 входам экрана, всего входов 518400: 129600×4.

В первом канале формирования управляющих сигналов 1-360 входы дешифратора 27 подключены соответственно к 1-360 выходам первого дешифратора 23, а 361-720 входы дешифратора 27 подключены соответственно к 1-360 выходам третьего дешифратора 25 /-Y/, во втором канале 1-360 входы дешифратора 29 подключены к 1-360 выходам первого дешифратора 23 /-X/, а 361-720 входы дешифратора 29 подключены соответственно к 1-360 выходам четвертого дешифратора 26 /Y/, в третьем канале 1-360 входы дешифратора 31 подключены соответственно к 1-360 выходам второго дешифратора 24 /X/, а 361-720 входы дешифратора 31 подключены к 1-360 выходам четвертого дешифратора 26 /Y/, в четвертом канале 1-360 входы дешифратора 33 подключены соответственно к 1-360 выходам второго дешифратора 24 /X/, а 361-720 входы дешифратора 33 подключены к 1-360 выходам третьего дешифратора 25 /-Y/. Экран 35 представляет матрицу из 720×720 излучающих элементов /518400/, выполненных в прозрачном материале экрана 35. Каждый излучающий элемент является миниатюрным светодиодом белого излучения диаметром 0,5 мм, в качестве которых могут быть использованы светодиоды OLED [3, с.7-9]. Частота тактовых импульсов генератора 10 составляет:

fт=25 Гц×720×720=12,96 МГц,

где: 25 Гц - частота выдачи измерений с шифраторов 5-8, частота кадров на экране 35,

720 - число строк в матрице ПЗИ 3,

720 - число отсчетов /пикселов/ в строке.

Частота строк fс=25 Гц×720=18 кГц.

Диапазон отклонения луча излучателя /фиг.1/ от центра координат матрицы ПЗИ 3 принимается ±5°, разрешение измерений по X, Y плоскостям матрицы ПЗИ 3 /фиг.4/ составляет:

/угловых секунд/, погрешность измерения составляет ±25″.

360 - число пикселей в одной четверти плоскости матрицы ПЗИ 3. Горизонтальность опорной /нижней/ стороны корпуса 1 прибора выполняется с погрешностью, в три раза меньшей, чем погрешность электронного уровня, чтобы она не влияла на результаты измерений.

Шифраторы 5-8 преобразуют сигнал с пиксела матрицы ПЗИ 3 в выходной десятиразрядный параллельный двоичный код: 360→1010101000.

Блок 9 индикации включает соответствующее число дешифраторов /микросхемы типа К514ИЛ2 [4, с.93]/, преобразующие двоичные коды с шифраторов 5-8 в десятичные числа, высвечиваемые на табло блока 9 индикации. Координаты -X во второй и третьей четвертях матрицы ПЗИ 3 и координаты -Y в третьей и четвертой четвертях имеют знак минус, шифраторы 5 /-X/ и 7 /-Y/ вместе с выдачей кодов выдают и сигнал минус "1", который высвечивается как знак "-" перед значением координаты.

Работа устройства

Для измерения отклонения поверхности изделия от горизонтали корпус 1 прибора нижней стороной ставится на проверяемую поверхность, включается питание прибора. Излучение светодиода 16 /фиг.1/ фокусируется объективом 17 на поверхности матрицы ПЗИ 3. Импульсы 25 Гц открывают ключи 12, 13, на первый вход матрицы ПЗИ 3 с ключа 12 поступают импульсы частоты строк 18 кГц для считывания сигнала строки /координата Y/, на второй вход матрицы ПЗИ 3 поступают импульсы 12,96 МГц для считывания сигнала с облученного пиксела в строке /координата X/. С двух выходов матрицы ПЗИ 3, соответствующих положению пиксела, следуют два сигнала: один в шифратор 7 /-Y/ или 8 /Y/, второй в шифратор 5 /-X/ или 6 /X/. Коды координат поступают в блок 9 индикации, в котором они преобразуются в десятичные числа, параллельно коды поступают в плоскопанельный дисплей 14, на экране 35 высвечивается один светодиод, соответствующий положению засвеченного пиксела в матрице ПЗИ 3, и подсвечивается перекрестие экрана 35. Оператор убеждается наглядно в отклонении контролируемой поверхности, а на табло блока 9 индикации высвечивается результат отклонения поверхности от горизонтали. Заявляемый электронный уровень выполняет мгновенное измерение отклонения контролируемой поверхности от истинной горизонтали синхронно в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погрешностью ±25″ и дает изображение отклонения на экране 35. Прибор выполняется малогабаритным с автономным питанием, пригоден для контроля горизонтальности поверхности изделий производства и в строительных работах, в том числе в полевых условиях.

Использованные источники

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

2. Колеениченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства PC. 5-е изд., СПб., 2004, с.832-833.

3. "Радио" №6, 2008, с.7-9.

4. В.И.Иванов, А.И.Аксенов, A.M.Юшин. Полупроводниковые оптоэлектронные прибоы. Справочник. М., 1984, с.93.

Электронный уровень, содержащий блок обработки сигналов, отличающийся тем, что в его непрозрачный корпус вводятся блок излучателя, матрица приборов с зарядовой инжекцией (ПЗИ), плоскопанельный дисплей, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, первый и второй ключи, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу делителя частоты, второй и третий выходы которого подключены к сигнальным входам соответственно первого и второго ключей, блок излучателя содержит цилиндрический корпус с двумя полуосями в центре корпуса, в котором расположен светодиод белого излучения, в верхнем торце корпуса размещен объектив, на нижний конец корпуса навинчивается груз (отвес) с отверстием по оси, содержит подвижную рамку с двумя полуосями и двумя подшипниками скольжения в центрах сторон, противоположных сторонам с полуосями, в подшипниках скольжения размещаются полуоси цилиндрического корпуса, содержит внешнюю неподвижную рамку, жестко соединенную с корпусом электронного уровня и имеющую два подшипника скольжения в центрах двух сторон неподвижной рамки, в которых размещаются полуоси подвижной рамки, цилиндрический корпус блока излучения имеет две степени свободы перемещения, перпендикулярные друг другу, первая выполняется поворотом цилиндрического корпуса относительно подвижной рамки в плоскости Y, вторая выполняется поворотом цилиндрического корпуса совместно с подвижной рамкой относительно внешней неподвижной рамки в плоскости X, матрица ПЗИ с разрешением 720×720 пикселей установлена и закреплена под верхней стороной корпуса электронного уровня, фоточувствительная сторона матрицы ПЗИ параллельна опорному (нижнему) основанию корпуса электронного уровня и расположена в фокальной плоскости объектива цилиндрического корпуса блока излучателя, первый и второй управляющие входы матрицы ПЗИ подключены к выходам соответственно первого и второго ключей, блок обработки сигналов выполняется из четырех шифраторов и блока индикации, первый-триста шестидесятый входы каждого шифратора подключены соответственно к первому-триста шестидесятому соответствующим выходам матрицы ПЗИ, информационные первый-десятый выходы каждого шифратора подключены к соответствующим входам блока индикации, к соответствующим двум входам которого подключены выходы сигналов минус ("1") первого и третьего шифраторов, управляющие входы Uвыд первого-четвертого шифраторов блока обработки сигналов и вход светодиода блока излучателя через осевое отверстие в грузе цилиндрического корпуса объединены и подключены к первому выходу делителя частоты, плоскопанельный дисплей включает первый, второй, третий и четвертый дешифраторы, четыре идентичных канала формирования управляющих сигналов, каждый из которых включает последовательно соединенные дешифратор и блок импульсных усилителей, и экран, информационные первый-десятый входы первого-четвертого дешифраторов подключены к первому-десятому выходам соответственно первого-четвертого шифраторов блока обработки сигналов, в первом канале формирования управляющих сигналов первый-триста шестидесятый входы дешифратора первого канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам первого дешифратора, а триста шестьдесят первый-семьсот двадцатый входы дешифратора первого канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам третьего дешифратора, во втором канале формирования управляющих сигналов первый-триста шестидесятый входы дешифратора второго канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам первого дешифратора, а триста шестьдесят первый-семьсот двадцатый входы дешифратора второго канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам четвертого дешифратора, в третьем канале формирования управляющих сигналов первый-триста шестидесятый входы дешифратора третьего канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам второго дешифратора, а триста шестьдесят первый-семьсот двадцатый входы дешифратора третьего канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам четвертого дешифратора, в четвертом канале формирования управляющих сигналов первый-триста шестидесятый входы дешифратора четвертого канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам второго дешифратора, а триста шестьдесят первый-семьсот двадцатый входы дешифратора четвертого канала подключены соответственно к первому-триста шестидесятому выходам третьего дешифратора, каждый блок импульсных усилителей содержит 129600 импульсных усилителей (360×360), выходы блоков импульсных усилителей подключены параллельно к своим 129600 входам экрана, который представляет матрицу из светодиодов белого излучения 720×720, выполненные в прозрачном материале экрана.



 

Похожие патенты:

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 поверхности изделия. .

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.

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