Способ поверки преобразователей угла поворота вала в код

 

" . " тен . нс-тв,,„ ес ая

О П И Х" Н- Ж- -Е

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕННАЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 221278 {21) 2700762/18-24 с присоединением заявки Нов

{23) Приоритет—

Опубликовано 231180. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 251180 (51)М, Кл.

G 08 С 25/00 государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК б81. 325 (088.8) (72) Автор изобретения

В. К. Русаков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОВЕРКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике гося гирометра в течение поворота на и контрольно-измерительной технике и "измеряемый угол. может быть использовано для первичной СУШествует область скоростей враи периодической поверки высокоточных шения, определяемая параметрами конпреобразователей угла в код. 5. кретного гирометра, где зависимость

Известны способы поверки преобраэо. числа периодов N от угла поворота 8 вателей угла в код, состоящие в изме- линейна ренин с заданной погрешностью поворотов вала относительно корпуса преоб- N k8 cos (p (1) разователя, соответствуюших каждому 1О из последовательных кодовых сигналов где k — масштабный коэффициент гирона его выходе. Для этого в современ- метра, ном приборостроении используются го- осью чувствительности гирониометры обшего применения (1J . метра. недостатками поверки с помошью го-15 достоинствами способа измерения углов ниометров являются большая трудоем- посредством лазерного гирометра являкость операций, зависимость качества ются высокая разрешающая способнос ь поверки от квалификации измерителя и и точность (погрешность порядка сотых неизбежность личных ошибок, требова- долей угловой секунды при использование обеспечить с высокой точностью 2Q нии прецизионных гирометров), автомасоосность вращения вала преобразова- тический съем измерительной информа.теля и алидады гониометра, ограничен- ции посредством электронных счетчиков ная разрешающая способность и точ- импульсов, независимость погрешности ность гониометров, используккдих раз- измерений от стабильности врашеиня и деленный круг в качестве рабочей ме- 25 диапазона линейности зависимости N(9), отсутствие требований к центровке

Известен способ измерения углов по- гирометра относительно оси вращесредством лазерных гирометров, заклю- ния (2J . чающийся в суммировании периодов вы- Однако при малых скоростях вращеходного сигнала непрерывно вращанще- ЗЩ ния 6озйикает синхронизация (захват) 781875 частот двух волы лазерного излучения, распространяющихся встречно по периметру кольцевого резонатора гирометра. В области синхронизации частот периоцический выходной сигнал, содержащий информацию об угле поворота гирометра, отсутствует и появляется лишь при увеличении скорости. Таким образом, это явление определяет нижнюю границу допустимых угловых скоростей. Верхний предел скорости вращения вала фотоэлектрического преобразователя "угол-код" относительно корпуса устанавливается ростом погреш:ности съема информации.!

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения углов, в котором формируют периодический сигнал с частотой, пропорциональной скорости вращения преобразователя относительно медленно вращающегося объекта (опоры), 0 угол поворота которого нужно измерить.

Периоды выходного сигнала преобразователя суммируют в течение его поворота на измеряемые углы и в течение полного оборота. Результат измерения 2$ определяют из соотношения количества периодов выходного сигнала преобразователя при повороте его на измеряемый угол к количеству периодов при повороте на полный оборот. Формирование периодических сигналов с частотой, пропорциональной скорости вращения преобразователя, осуществляют с помощью гирометров (3J .

Недостаток такого способа заключа35 ется в том, что любое изменение угловой скорости вращения преобразователя (гирометра) относительно объекта, на котором он установлен (опоры), ведет к увеличению погрешности измерений. 40

Это увеличение погрешности является следствием того, что результат.измерения определяется не полным вращением гирометра, а лишь одной из его составляющих — вращением опоры, на ко- 45 торой он установлен. Другая составляющая (вращение гирометра относительно опоры) является всйомогательной и необходимой для того, чтобы скорость суммарного вращения превышала нижнюю границу допустимых для используемого гирометра угловых скоростей. Таким образом, возможность измерений при произвольно медленном вращении опоры достигается за счет утраты одного из обнофных достоинств способа измерений углов посредством лазерных гирометров — независимости погрешности от стабильнбсти вращения.

Цель изобретения — повышение точности поверки преобразователей угла в 60 в код.

Поставленная цель достигается тем что одновременно формируют периодические сигналы с частотой, пропорциональной скорости вращения корпуса преоб-, 65 разователя, отличной по модулю, но совпадающей по знаку со скоростью вращения его вала, суммируют количество N« N>» периодов обоих сигналов за одинаковые интервалы времени с момента появления начального кода преобразователя до каждого из последующих i моментов смены кодов в течение полного оборота вала преобразователя относительно его корпуса, одновременно суммируют количество периодов йе, и N4 обоих сигналов за каждый полный оборот ваЛа и корпуса преобразователя в течение времени поверки, а угловое положение вала й», соответствующее каждой смене кодов преобразователя, определяют по формуле о „ (угл. с) = 1, 296 ° 10 — — (2)

N»» М2»

Э» 1» 4»

Для уменьшения погрешности поверки можно использовать известный прием усреднения результатов нескольких

1 измерений для одного и того же момента i смены кодов

М„ (угл.с.) = 1,296 ° 10 — . (3) ,„е е 1=

Формирование периодических сигналов осуществляется с помощью гирометров. Такой способ поверки преобразователей угла в код позволяет осуществить независимый выбор угловых скоростей как самих гирометров, так и вращения вала преобразователя относительно корпуса. Выбор меньшей Q из м угловых скоростей гирометров определяется необходимым для выхода на линейный участок зависимости N(e) удалением от зоны синхронизации частот.

Условие выбора большей Я иэ угЬ ловых скоростей гирометров состоит в том, чтобы разность (52>-Я„) не превышала допустимого пределами углоflP вой скорости относительно вращения вала и корпуса преобразователя.

В даннОм способе измерений быстрое вращение каждого иэ гирометров является основным движением, эа счет которого происходит измерительное преобразование угла. Медленное относительно корпуса вращение вала преобразователя образуется как разность этих двух вращений; Вследствие это-. го становится возможным одновременно устранить требования к стабильности вращения гирометров, т. е. получить независимость погрешности измерений от изменений угловой скорости, и получить проИзвольно медленное вращение вала преобразователя относительно корпуса. г

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит гирометр 1, вращающийся совместно с валом 2 поверяемого преобразователя, гирометр

3, вращающийся совместно с его кор781875 пусом 4, блок 5 временных селекторов, блоки б и 7 электронных счетчиков, блок 8 оперативной памяти, цифропечатающую машину 9, микро-ЭВМ 10. Для фиксации моментов, соответствующих полным оборотам каждого из гирометров, устройство содержит фотоприемники 11 и 12, установленные неподвижно относительно вращающихся узлов. Расположение фотоприемника 11 таково, что в моменты, соответствующие некоторому произвольному, но повторяюще- 1О муся на каждом обороте положению гирометра 1, его светочувствительная поверхность засвечивается. Фотоприемник 12 расположен аналогичным образом относительно гирометра 3. Выходы 15 обоих гирометров соединены (например через кольцевые токосъемники) со входами блоков б и 7 электронных счетЧиков. Выход преобразователя угла в код соединен со входами блока 5 вре- 2О менных селекторов, цифропечатающей машины 9 и микро-ЭВМ 10. Выходы фотоприемников 11 и 12 соединены со входами блока 5 временных селекторов.

Выходы блока 5 соединены со входами блоков б и 7 электронных счетчиков и со входом блока 8 оперативной памяти. Выходы блока 8 соединены со входами цифропечатающей машины 9 и микро-ЭВМ 10.

Устройство поверки преобразователей работает следующим образом.

Гирометр 1, скрепленный с валом 2 поверяемого преобразователя, приводится во вращение. Гирометр 3, скрепленный с корпусом 4 преобразователя, З5 приводится во вращение в ту же сторону, что и гирометр 1, но с другой угловой скоростью. В момент появления на выходе преобразователя импульса, означающего смену кода, с выхода 4О блока 5 временных селекторов на входы блоков б и 7 электронных счетчиков одновременно поступает сигнал, разрешающий счет количества периодов, выходных сигналов гирометров 1 и 3.

В момент следующей смены кода преобразователя с выхода блока 5 на блоки

6 и 7 одновременно поступают сигналы, которые фиксируют полученные к этому моменту суммы периодов сигналов с гирометров 1 и 3 путем передачи их в виде параллельного кода в блок 8 оперативной памяти. Иэ блока 8 числа, равные числу периодов выходных сигналов гирометров 1 и 3 за время данного измерения, в виде параллельного $5 кода передаются на цифропечатающую машину 9 для непосредственного контроля результатов и на микро-ЭВМ 10, посредством которой производится вычисление результатов поверки. В после"щ дующие моменты смены кодов преобразователя взаимодействие узлов и блоков происходит аналогично.

Количество периодов выходных сигналов гирометров 1 н- 3 эа время пол- Я ных оборотов каждого из них формиру1ется следующим образом.

В момент, когда пучок излучения из резонатора гирометра 1 при его вращении, попадает на светочувствительную поверхность фотоприемника 11, на его. выходе формируется импульс, поступающий на вход блока 5 временных селекторов. На выходе блока 5 при этом формируется сигнал, разрешающий счет периодов выходного сигнала гирометра 1, который осуществляется в блоке б электронных счетчиков параллельно счету периодов того же сигнала за интервалы, определяемые сменой кодов преобразователя. Счет останавливается в момент появления следующего импульса на выходе фотопри-, емника 11, когда гирометр 1 сделает полный оборот. Число, выражающее полученное количество периодов, фиксируется в блоке 8 оперативной памяти, а счет количества периодов с выхода гирометра 1 начинается вновь.

Затем это число передается на цифропечатающую машину 9 и в микро-ЭВМ 10.

Аналогичным образом происходит взаимодействие фотоприемника 12 с гирометром 3, блоком 5 временных селекторов и блоком 7 электронных счетчнков.

Для идентификации результатов суммирования количества периодов выходных сигналов гирометров с определенными кодами преобразователя его выходной сигнал передается на цифропечатающую машину 9 и микро-ЭВМ 10.

Поверка заканчивается, когда вал

2 поверяемого преобразователя совершит полный оборот относительно его корпуса 4.

Таким образом, предложенный способ поверки преобразователей угла в код, обеспечивает погрешность поверки порядка десятых-сотых долей угловой секунды в зависимости от типа используемых гирометров при отсутствии требований к стабильности вращения, к центровке гирометров относительно оси вращения вала и корпуса преобразователя и при автоматизации процесса поверки. Точйость поверки rio такому способу в несколько раз превыаает точность серийных гониометров, которые применяются в настоящее время для поверки преобразователей угла в код.

Формула изобретения

Способ поверки преобразователей .угла поворота вала в код, основанный ° на формировании периодического сигнала с частотой, пропорциональной скорости вращения вала преобразователя, и суммировании периодов этого сигнала за время измерения, о т л и ч аю шийся тем, что,. с целью повышения точности поверки формируют второй периодический сигнал с частотой .

781875

Составитель А. Смирнов

Редактор О. Малец Техред M. Кузьма Корректор E.Ïàïï

Заказ 8145/57

Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пропорциональной скорости вращения корпуса преобразователя, отличной по модулю, но совпадающей по знаку сс скоростью вращения его вала, суммируют количество Й „ и Й2„ периодов обоих сигналов за одинаковые интервалы времени с момента появления начальисго кода преобразователя до каждого из последующих i моментов смены кодов в течение полного оборота вала преобразователя относительно его корпуса, одновременно суммируют количество Й 3„ и N4„ периодов обоих сигналов за каждый оборот вала и корпуса преобразователя в течение времени поверки, а угловое положение вала

< „,соответствующее каждой смене кодов преобразователя, определяют по формуле: с „(угл.с) 1,296 106

3i 4

Источники информации, принятые во вйимание при экспертизе

1. Ильин Р. С. и др., Лабораторные оптические приборы. М., "Машиностроение",.1966, с. 111-116.

2. Патент Франции Р 1564780, кл. С 01 С, 1966.

3. Патент Франции Р 1511089, кл. G 01 С, 1968 (прототип).