Фотоэлектрическое устройство для измерения угла наклона движущегося объекта

Фотоэлектрическое устройство для измерения угла наклона движущегося объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

l. ФОТОЭЛЕКТРОТЕСКОЕ УСТРСЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащее размещенные на этом объекте маятник. поворотный относительно горизонтальной оси, и сканирующий диск с радиальными прозрачными щелями, приводимый во вращение вокруг оси от мерного колеса .движущегося объекта и располагающийся между источником света и фотоприемником, закрепленными на маятнике, при этом фотоприемник подключен к счетчикам импульсов схемы управления и регистрации наклонов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет компенсации влияния горизонтальных ускорений движущегося объекта, маятник и сканирующий диск установлены на общей оси, С которой сканирующий диск соединен пружинами, сообщающими вместе со вспомогательными демпфирующими элементами диску свойства колебательной системы с пара 1 метрами, аналогичными параметрам маятника.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„104 7 А

Э 01 С 9/06//G 01 С 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, It !

° с. с

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3457802/10 (22) 14.05.82 (46) 30.09.83. Бюл.936 (72) tO.С. Гринберг, В.И. Кацман, И.Б. Житомирский, В.A. Синицын и С.Д. Соболев (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 528.543(088 ° 8) .(56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

М 472255, кл. Я 01 С 9/06, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 195132, кл. G 01 С 9/06, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 769322, кл. G 01 С 9/06, 1976. (54)(57) 1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА

ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержацее размещенные на этом объекте маятник, поворотный относительно горизонтальной оси, и сканируюций диск с радиальными прозрачными целями, приводимый во врацение вокруг оси от мерного колеса цвижуцегося объекта и располагаюшийся между источником света и фотоприемником, закрепленными на маятнике, при этом фотоприемник подключен к счетчикам импульсов схемы управления и регистрации наклонов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет компенсации влияния горизонтальных ускорений движушегося объекта, маятник и сканируюций диск установлены на обцей оси, с которой сканирующий диск соединен пружинами, 3 сообцаюцими вместе со вспомогательными демпфирующими элементами диску 1Ц ) свойства колебательной системы с пара д метрами, аналогичными параметрам маятника.

10449 "

2. Устройство по п.i о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что на общей оси маятника и сканирующего диска установлен дополнительный диск с радиальными щелями, распределенными

Изобретение относится к геодези-. ческому приборостроению, а именно к устройствам для измерения углов наклона, используемым в системах автоматического нивелирования или 5 построения профиля трассы, проходимой движущимся измерительным агрегатом.

Известны фотоэлектрические устройства для измерения угла наклона маят- )O никового типа, в которых отклонение маятника фиксируется с помощью фото-: электрических преобразователей, размещенных на основании Р 13.

Указанные устройства позволяют до- 5 биться сравнительно высокой точности измерений, однако при их использовании на движущихся объектах, например тележке с мерным колесом, результаты измерений искажаются под воздействием горизонтальных ускорений, вызывающих отклонение маятника.

Известны фотоэлектрические устрой« ства, в которых с мерным колесом соединен тахогенератор, вырабатывающий импульсы коррекции в зависимос ти от изменений скорости, подаваемые на схему регистрации результатов измерений Р 2 ).

Корректора такого типа не обеспечивают компенсации погрешности, сапэанной.с изменением величины горизонтальных ускорений.

Наиболее близким к предлагаемому является фотоэлектрическое устройство для измерения угла наклона движуще - 35 гося объекта, содержащее размещенные на этом объекте маятник, поворотный относительно горизонтальной оси, и сканирующий диск с радиальными прозрачными щелями, приводимый во 4Q вращение вокруг,оси от мерного колеса дви улцегося объекта, и располагающийся между источником света и фотоприемником, закрепленными на маят нике, в которых фотоприемник подключен к счетчикам импульсов схемы управления и регистрации результатов измерений 3 ).

Известно устрбйство не оборудовано какими-либо компенсационными схемами и не обеспечивает требуемой точ- 5О ности измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет компенсации по двум дорожкам, каждой из которых соответствуют свои фотоэлектрические преобразователи, также подключенные к счетчикам схемы управления и регистрации результатов измерений.

2 влияния горизонтальных ускорений движущегося объекта.

Для достижения поставленной цели в фотоэлектрическом устройстве для измерения угла наклона движущегося объекта, содержащем размещенные на этом объекте маятник, поворотный относительно горизонтальной оси, и сканирующий диск с радиальными прозрачными щелями, приводимый во вращение вокруг оси от мерного колеса движущегося объекта и располагающийся между источником света и фотоприемником, закрепленным на маятнике при этом фотоприемник подключен к счетчикам импульсов схемы управления и регистрации Наклонов, маятник и сканирующий диск установлены на общей оси, с которой сканирующий диск соединен пружинами, сообщающими вместе со вспомогательными демпфирующими элементами диску свойства колебательной системы с параметрами, аналогичными параметрам маятника.

На общей оси маятника установлен дополнительный диск с радиальными щелями, распределенными по двум дорожкам, каждой из которых соответствуют свои фотоэлектрические преобразователи, также подключенные .к счетчикам схемы управления и регистрации результатов измерений.

На чертеже показана электромеханическая схема предлагаемого устройства.

Ходовое колесо 1 тележки через редуктор 2 связано с валом 3, несущим диск 4 с двумя дорожками 5 и 6 ,прозрачных шелей тактовых и счетных импульсов соответственно, против которых установлены фотоэлектрические преобразователи 7 и 8. На валу

3 через упругую связь — спиральные пружины 9 — свободно насажен диск

10 с дорожкой 11 прозрачных щелей отсчетных импульсов. Их фотоэлектрический преобразователь 12 закреплен на маятнике 13, совершающем колебания в плоскости диска 10. Иаятник 13 снабжен магнитным демпфером

14, а диск 10 демпфируется магнитами 15, жестко связанными с валом 3.

Жесткость пружин 9, демпфер 14 и масса диска 10 подбираются так, что1044978

ВНИИПИ Заказ 7533/38 Тираж 602 Подписное

Филиал IIIIII "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Проектная,4 бы период его колебаний и декремент затухания строго соответствовали аналогичным характеристикам маятника

13. Сигналы с преобразователей 7 и 12 тактовых и отсчетных импульсов соответственно поступают íà R, и входы триггера 16 и далее на схемы

17 и 18 совпадения, выходы которых соединены со счетчиками 19 и 20 положительных и отрицательных счетных импульсов. На вторые входы схем совпадения 17 и 18 подаются счетные импульсы с преобразователя 8.

Устройство функционирует следующим образом.

При движении прибора с постоянной скоростью диски 4 и 10, вращаясь на валу 3, эанимавт неизменное один относительно другого. положение, при этом щели дорожки 11 отсчетных импульсов строго совпадают с серединой интервала между щелями дорожки

5 тактовых импульсов. Генерируемые при вращении диска 4 тактовые импульсы с преобразователя 7 и отсчетные импульсы с преобразователя 12 поступают попеременйо на входы Р, и S триггера 16, переклвчая его. Счетные импульсы с преобразователя 8 поступают на вторые входы схем 17 и 18 совпадения. При движении прибора по горизонтальной трассе на выходе триггера 16 П-образные импульсы будут иметь одинаковую длительность, обе схемы совпадения будут открываться на одинаковое время и число счет- Зз ных импульсов, поступающее на входы счетчиков 19 и 20 будет одинаковым.

На входы коммутатора 21 шагового двигателя 22 будет поступать попеременно равное количество импульсов, 40 и на ленте самописца будет вычерчиваться горизонтальная линия. При наклоне прибора длительность смежных

П-образных импульсов и, соответственно, число счетных. импульсов изме- 4 нится, а разность их будет пропорциональная углу наклона. После деления в счетчиках 19 и 20 на соответствующий масштаб счетные импульсы поступа» ют на коммутатор 21 и далее на шаговый двигатель 22, вычерчивавщий на самописце линию с уклоном, соответст-. вующим углу наклона трассы.

При увеличении скорости движения маятник отклонится в обратном направлении на угол 6 . Колебания скорости движения обычно не превышают 10%, и величина угла 6 лежит в пределах

1-1,5 . На диск 10, сбалансированный относительйо своей оси вращения, ус. корение не окажет непосредственного влияния. Однако, обладая некоторой постоянной угловой скоростью, диск

10 будет стремиться сохранить ее, в .то время, как угловая скорость вала увеличится. Поэтому диск 10 повернется относительно вала 3 на некоторый пропорциональный величине ускорения угол 9 в том же направлении, что и маятник 13, закручивая спиральные пружины 9. Поскольку поворот диска 10 произойдет против направления вращения вала, щель дорожки 11 отсчетных импульсов сместится в том же направлении и на ту же величину, что и .маятник, и дли тельность смежных П-образных импульсов останется прежней, соответствующей инстинному уклону прибора в момент отсчета. С прекращением воздействия ускорения маятник 13 будет совершать затухающие колеба" ния, повторяемые строгО синфазно колебательной системой, и отсчет будет свободен от погрешности за счет ускорения.

При уменьшении скорости движения маятник 13 отклонится в противоположную сторону, а диск 10, стремясь сохранить прежнюю угловую скорость, повернется. на валу в направлении его вращения на угол & соответствующий действующему отрицательному ускорению, Разворот диска 10 произой дет снова и .в том же направлении, что и отклонение маятника 13, и измеренный уклой прибора также будет свободен от погрешности иэ-за ускорения.

Существующие приборы для автоматического нивелирования, как с компенсаторами ускорений, так и беэ них обеспечивают измерение уклона с погрешностью 0,25-0,10 мрад, что ограничивает область их применения на транспортных путях промыаленных предприятий, на передвижных путях карьеров и т.п.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить точность измерений на 60-70%, а это, в свою очередь расширит диапазон применения профилографов и уклономеров, в част» ности, для профилирования магистральных железнодорожных путей, сортировочных горок, взлетно-посадочных полос и пр., что улучшит контроль эа состоянием их профиля и позволит увеличить скорость и безо пасность движения.