Устройство для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой

Устройство для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения погрешности показаний стрелочных измерительных приборов . Изобретение позволяет повысить точность определения погрешностей показаний стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой за счет улучшения условий освещенности циферблата поверяемого прибора, что приводит к точности фиксаций угловых положений. Устройство содержит задатчик образцовых сигналов, считывающую головку и подключенный к ее выходу блок регистрации. Считывающая головка состоит из соосно установленных вращающегося цилиндра неподвижного барабана и сопручженного с ним софитного осветителя и расположенной соосно с ними центрирующей втулки с прорезями. На лицевой стенке цилиндра установлен объектив, на противоположной - две щелевые диафрагмы, разнесенные по радиусу на величину но№шаль юго превышения стрелки над плоскостью шкалы прибора . Ширина диафрагм установлена из условия выделения .ср;гиала от стрелки над сигналом от шкалы. Вышедшее из торца барабана излучение поступает через световоды на фотоприемники, . размеры входных и выходных торцов световодов согласованы с изображениями соответственно стрелки и штрихов шкалы, в т.ч. ре- . парного. Фopм ipoвaтeль пря.моугольных сигналов обеспечивает надежное выделение сигналов от стрелки. Перед поверкой производится установка нулевого показания поверяемого прибора с помощью задатчика образцовых сигналов. Из импульсоВ с фотопрнемников вырабатывают в формирователе кратковременные импульсы, соответствующие фронтам от реперного штриха , - стартстопные нмпульсы. Соответствующие значения вводятся в вычислительное устройство, которое рассчитывает погрешность поверки. Далее проводится фиксация временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и. от контролируемого положения стрелки относительно штрихов -шкалы. В результате такого размещения анализаторов изображений повышена точность пов.ерки стрелочных измерительных приборов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. «3 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„ 259 Об (51)4 а 0»1/OO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

«пнюи.зззю юва а мчи.зиеева

ГОСУДМ СТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3362685/18-28 (22) 10. 12. 81 (46) 23.09.,86. Бюл. У 35 (72) В.М. Сихарулидзе и В.В. Войцицкий (53) 531. 715(088.8) (56) Патент ФРГ 11 - 1068474, кл. 42 в 12/03, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М -. 742703, кл. G 0 1 В 11/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ СТРЕЛОЧНЫХ ПРИБОРОВ С КРУГОВОЙ ШКАЛОЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения погрешности показаний стрелочных измерительных приборов. Изобретение позволяет повысить точность определения погрешностей показаний стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой за счет улучшения условий освещенности циферблата поверяемого прибора, что приводит к точности фиксаций угловых положений. Устройство содержит задатчик образцовых сигналов, считывающую головку и подключенный к ее выходу блок регистрации. Считывающая головка состоит из соосно установленных вращающегося цилиндра, неподвижного барабана и сопряженного с ним софитного осветителя и расположенной соосно с ними центрирующей втулки с прорезями. На лицевой стенке цилиндра установлен объектив, на противоположной — две щелевые диафрагмы, разнесенные по радиусу на величину номинальпого превышения стрелки над плоскостью шкалы прибора. Ширина диафрагм установлена из условия выделения сигнала от стрелки над сигналом от шкалы. Вышедшее из торца барабана излучение поступает через световоды на фотоприемники,.размеры входных и выходных торцов световодов согласованы с изображениями соответственно стрелки и штрихов шкалы, в т.ч. ре- . перного. Формирователь прямоугольных сигналов обеспечивает надежное выделение сигналов от стрелки. Перед поверкой производится установка нулевого показания поверяемого прибора с помощью задатчика образцовых сигналов. Из импульсов с фотоприемников вырабатывают в формирователе кратковременные импульсы, соответ"-твующие фронтам от реперного штриха, — стартстопные импульсы. Соответствующие значения вводятся в вычислительное устройство, которое рассчитывает погрешность поверки. Далее проводится фиксация временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и от контролируемого положения стрелки относительно штрихов шкалы. В результате такого размещения анализаторов изображений повышЕна точность поверки стрелочных измерительных приборов. 1 э.п. ф-лы, 4 ил.

1259106

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испопьэовано для определения погрешности показаний стрелочных измерительных приборов с круговой шкалой, например индикаторов часового типа.

Цель изобретения - повышение точности поверки.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой, на . фиг, 2 — оптико-кинематическая схема считывающей головки; на фиг. 3— блок-схема селектора временных поло-, жений фронтов импульсов от рецерного штриха; на фиг. 4 - эпюры выходных сигналов отдельных элементов (индексы соответствуют номерам элементов).

Устройство для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой (фиг, 1) содержит задатчик 1 образцовых сиг" налов, считывающую головку 2 и подключенный к ее выходу блок регистрации, содержащий последовательно соединенные формирователь 3 прямоугольных сигналов, селектор 4 временных положений фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измеритель 5 временных интервалов, вычислительное устройство 6, а также генератор 7 счетных импульсов, подклнченный к измерителю 5 временных интервалов, устройство 8 цифро" вой индикации и цифропечатающее уст.-. ройство 9, подключенные к выходу вычислительного устройства 6.

Задатчик i образцовых сигналов может быть выполнен в виде механизма, обеспечивающего последовательную установку на измерительную позицию блоков концевых мер заданной длины для перемещения измерительного стержня поверяемого индикатора по определенной программе, либо в виде механизма для перемещения измерительного стержня, с подвижным элементом которого. связан датчик линейных перемещений, Считывающая головка 2 вместе с задатчиком 1 образцовых сигналов измерительного стержня установлена на основании 10 (фиг. 2). Считывающая головка состоит из цилиндра 11, приводимого в равномерное вращение от

r.èèõðoííoão электродвигателя 12, например, с помощью фрикционного ко-. леся 13, насаженного на вал электродвигателя 12, неподвижного барабана

5 го на ненодвижном барабане 14 соос10

14, установленного соосно с цилиндром 11 и сопряженного с ним посред— ством подшипников 15, осветителя

16, например софитного, укрепленноно ему узла центрирования, например, в виде центрирующей. втулки 17, один конец которой насажен на неподвижный барабан 14, а во второй до упора вставляется поверяемый прибор 18.

Центрирующая.втулка 17 имеет прорези для прохода измерительного стержня поверяемого прибора 18 и направляющую с ответной частью на неподвижном барабане 14 для обеспечения вертикальности расположения измерительного стержня поверяемого прибора 18, à ".àêæå вентиляционные вырезы.

Цилиндр 11 выполнен сплошным за исключением, канала для размещения оптической системы, что позволяет повысить равномерность его вращения.

На торцовой стенке цилиндра 11, обращенной к шкале поверяемого прибора 18, выполнено резьбовое отверстие для установки объектива 19, оптическая ось которого ориентирована по направлению оси вращения цилиндра, а предметная плоскость совпадает с плоскостью поверхности шкалы.

Увеличение объектива выбирается порядка 1 . Ha другой стенке цилиндра в

11 в плоскости изображений объектива

19 расположены две щелевые диафрагмы

20 и 21. При этом диафрагма 21 отстоит от диафрагмы 20 по ходу лучей иа величину номинального превышения стрел" ки над плоскостью шкалы прибора, пересчитанного в плоскость изображений. Их продольные оси направлены по одному и тому же. радиусу торцовой стенки цилиндра 11. Ширина диафрагмы

20 устанавливается порядка ширины изображения .штриха шкалы,. а диафрагмы 21 — порядка ширины изображения ограниченной ею части стрелки. Между объективом 19 и щелевыми диафрагмами 20 и 21 по направлению оптической оси объектива 19 расположена призма 22 Дове, которая переворачио вает на 180 изображение, даваемое объективом 19. Объектив 19 и призма

22 Дове образуют оптическую систему прямого изображения.

В непосредственной близости от задней стенки цилиндра i 1 расположено

1259106

6 (А-6) С12-Е р

55 ния > входное окно собирающей оптической системы, например светавода 23, имею щее прямоугольную форму с центром, удаленным от оси вращения цилиндра

11 на расстояние, равное удалению центра щелевой диафрагмы 20 ат аси вращения. Светавад 23 крепится к неподвижному барабану 14 таким обзом, что его середина располагается напротив изображения реперного штриха шкалы поверяемого прибора.

Высота входного окка светавода 23 примерно равна высоте щелевой диафрагмы 20, а ширина выбирается меньшей расстояния между смежными к реперному изображению штрихов шкалы, чтобы предотвратить попадение в световод 23 световых потоков от этих изображений. (По существу входное окно световода 23 выполняет роль неподвижной щелевой диафрагмы). К задней стенке цилиндра 11 крепится вращающийся вместе с последним блок второй собирающей оптической системы, например световода 24, входное окно которого расположено напротив щелевой диафрагмы 21 и имеет размеры, достаточные для захвата всего светового потока, проходящего через циафрагму 21. Светавод 24 изогнут таким образом, что центр симметрии его выходного окна лежит на оси вращения цилиндра 11. За выходными ок-. нами световодав 23 и 24 расположены соотве ственно фотоприемники

25 и 26 °

Формирователь 3 прямоугольных сигналов состоит из подключенных к выходам фотоприемников считывающей головки двух цепочек из последовательно включенных истокового (эмиттерного, катодного) повторителя усилителя и порогового устройства, например триггера Шмитта. При этом порог срабатывания порогового устройства цепочки для обработки сигнала от стрелки выбирается достаточно большим, чтобы осуществить амплитудную селекцию импульса от стрелки от паразитных сигналов, которые могут возникнуть от частей цифр циферблата, попадающих в поле зрения соответствующего фотоприемника. Поскольку амплитуды сигналов пропорциональны максимальным плсщадям затемненных участков, попадающим через диафрагму в поле зрения фотоприемника, то сигнал ат стрелки в несколько раз превосходит па амплитуде паразитные.

Селектор 4 временных положений фронтов импульсов выполнен нз двух

5 схем фиксации фронтов импульсов от нулевого штриха и стрелки (фиг, 3), Первая из них состоит из дифференцирующей цепочки 27, на вход которой включен выход формирователя прямоугольного сигнала ат фотоприемника

25, а выход соединен с входом двух, Г диодных ограничителей 28 и 29 с усилителями (например, в виде транзисторных ключей), выделяющими импульсы разной полярности, выход ограничителя 28 соединен со счетным входом триггера 30, а выход ограничителя

29 через инвертор 3 1 — счетным входом триггера 32, одноименные выходы триггеров 30 и 32 соединены с одними из входов соответственно схем

33 и 34 совпадения, к вторым входам последних подключены соответственна выход инвертара 3 1 и выход ограничителя 28. Схема фиксации фронтов импульсов от стрелки состоит из тех же элементов, за исключением триггеров и схем совпадения.

Выходы обеих схем селекции падклю30 чены к входам измерителя 5 временных интервалов. Последний состоит из трех счетчиков им со схемами из запуска и остановки, которые обеспечивают подсчет количества импульсов от генератора 7 за промежутки времени соответственно между

1-м и (EE+f) ì импульсами ат переднега (или заднега) фронта импульса от репернога штриха, где h — чис 40 ло периодов усреднения результатов измерения, а также между передними. и задними франтами импульсов ат реперного штриха и стрелки за те же h периодов усреднения.

„., Вычислительное устройство 6 рас-.

:считывает погрешность показания индикатора в каждой поверяемой точке па формуле \ и и„;ею

А=

2Ef4„ =1 где — номер периода измерения, — количество периодов измере125

10

m C33 к (2) Поверяемый прибор 18 устанавливается в центрирующую втулку 17, а последняя одевается на барабан 14.

Запускается двигатель 12, который с помощью фрикционного колеса 13 приводит во вращение цилиндр 11, зажигаются лампы осветителя 16.

Перед поверкой производится устаковка нулевого показания поверяемо55

9 ий; — количества счетных импульQs Ъ сов, соответствующие временному интервалу соответственно между передними и задними фронтами импульсов от реперного штриха и стрелки при i -м обороте; О1 — количество счетных импульсов, соответствующее i -му обороту,"

8 — дробная часть отношения величины образцового перемещения измерительного стержня поверяемого индикатора к номинальному значению перемещения, соответствующего одному обороту стрелки;

С вЂ” - количество делений шкальц

Э вЂ” цена деления шкалы (например, мкм), E — номинальное значение величины перемещения измерительного стержня, соответствующее угловому смещению репервого штриха от нулевого, мкм.

Например, для индикатора часового типа по ГОСТ 577-68 задано образцовое перемещение 1,80 мм, значения

А -0,852, C «100, П =10 мкм, sa реперный штрих принят 95-й, т.е.

Е . 50 мкм. Так как один оборот стрелки соответствует номинально, 1 мм, то В 0,800, и, следовательно, погрешность показаний s этой точке по формуле (1) 6 2 мкм.

Генератор 7 счетных импульсов генерирует импульсы с частотой повторения где m — число оборотов барабана 14 считывающей головки за 1 с, — цена одного импульса, мкм.

Устройство для поверки стрелоч" ных приборов с круговой шкалой ра" ботает следующим образом.

9106 б го прибора. Для этого с помощью задатчика 1 образцовых сигналов перемещают измерительный стержень поверяемого прибора до тех пор, пока на табло устройства цифровой индикации не появится нулевое показание. При этом предварительно в вычислительное устрой тво вводят величину E, т.е. величину смещения реперного штриха от нулевого, мкм.

При пересечении щелевыми диафрагмами 20 и 21 соответственно изображений нулевого штриха и стрелки на выходах фотоприемников 25 и 26 появляются импульсы (фиг. 4 0, и

0 ), которые в формирователе 3 прямоугольных сигналов преобразуютl ся в прямоугольную форму (U и 0 ).

20 Из этих сигналов селектором 4 временных положений фронтов импульсов вырабатываются кратковременные импульсы, соответствующие передним и задним фронтам импульсов от penept и

25 ного штриха (0 > и О. ) и стрел г в ф ки (0 и "4 ) Эти импульсы ис пользуются в измерителе 5 временных интервалов- в качестве стартстопных для определения количества счетных

g0 импульсов генератора 7 (0, ), укладывающихся во временные интервалы соответственно между передними (U - 4р„) H задними (О",-Й5, ) фронтами импульсов от реперного штриха и стрелки, а также между двумя последовательными короткими импульсами от передних (или задних) фронтов импульсов от реперного штриха п веряемого прибора (0 < — IJ ; ).

PI

40 Числа 8 „;, i1 i и М ; могут опреде" ляться sa любое заданное и число периодов усреднения (оборотов барабана 14). Далее эти числа вводятся в вычислительное устройство 6, 45 которое рассчитывает по формуле (1)

> погрешность показаний индикатора в каждой поверяемой точке. Эти значения высвечиваются на табло устройства 8 цифровой индикации и печатаются на бумажной ленте цифропечатающим устройством 9..Указанный цикл повторяется для каждой точки поверки после перемещения измерительного стержня поверяемого прибора в соответствующее положение посредством узла образцовых сигналов.

Фиксация временных положений . фронтов импульсов от реперного штри125910б х производится следующим образом.

Соответствующий сигнал от формирователя прямоугольных сигналов (1l> ) подается на вход дифференцирующей цепочки 27. Полученные кратковременные импульсы разной полярности («« ) разделяются по полярности и формируются диодными ограничителями 28 (Uù ) и 29 (0 ) с усили!

О телями. Выделенные ограничителем

28 импульсы подаются на счетный вход триггера 30, а ограничителем 29 после изменения полярности инвертором 31 (Оз,) — на счетный вход триггера 32. Триггеры 30 и 32 вырабатывают прямоугольные селекторные импульсы (U>«> и O q), которые подаются соответственно на входы схем 33 и 34 совпадения (Uqz и О«.«). На другие

20 входы схем 33 и 34 совпадения подаются соответственно импульсы с инвертора 3 1 и ограничителя 28. В результате на выходах схем 33 и 34 выделяются импульсы, соответствующие

25 соответственно переднему и заднему фронтам импульса от реперного штриха.

В предлагаемом устройстве благодаря размещению анализаторов угловых положений нулевого штриха и стрелки в пространстве изображений объектива существенно улучшены условия освещения циферблата поверяемого прибора, что повышает точность фиксации этих угловых положений, а следовательно, Ç5 и точность поверки. Кроме того, фиксация положений нулевого штриха и стрелки прибора с целью. определения углового положения стрелки помимо по- -, вышения точности измерения позволя- 40 ет производить поверку прибора в любых точках его шкалы, что также повышает точность и качество поверки.

Формула изобретения

1. Устройство для поверки стрелочных приборов с круговой шкалой, содержащее осветитель, задатчик образцовых сигналов, считывающую головку с фотоприемниками и датчиком единичных угловых приращений и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности поверки, считывающая головка выполнена в виде цилиндра, устанавливаемого с возможностью вращения соосно со шкалой поверяемого прибора, и оптической системы прямог> изображения, содержаще«r, например, последовательно уста««овленные и оптически связанные объектив, закрепленный в одной торцовой сте «ке цилиндра, обращаемой к шкале, онг«.— ческая ось объектива орие««т.: «>она««а по направлению оси враще «»а цилиндра, плоскость предметов объектива совмещена с поверхностью шкалы, и призму Даве, две закрепленные на другой торцовой стенке цилиндра в пространстве изображений объекти-. ва щелевые диафрагмы, продольные оси которых ориентированы по од««о««у и тому же радиусу цилиндра, проходящему через .с>птическую ось объектива, одна из диафрагм преднаэначе««а для оптического сопряжения с изображением реперного штриха шкалы, à другая диафрагма выполнена с. изображением стрелки, две собирающие оптически системы, например световоды, входные окна систем сопряжены соответственно со щелевыми диафрагмами, выходное охно первой системы, связанной с диафрагмой, предназначенной для сопряжения с изображением стрелки, расположено на оси вращения цилиндра, а сама система жестко скреплена с цилиндром, угловой размер входного окна второй системы меньше углового расстояния между двумя штрихами, смежными с реперным, фотоприемники установлены напротив о выходных окон собирающих систем, выходы фотоприемников подключены к блоку регистрации, который вь«полне«« в виде последовательно включенных формирователя прямоугольных импульсов, селектора временных положен««й фронтов импульсов от реперного штриха и стрелки, измерителя временных интервалов и вычислителя.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что селектор временных положений фронтов импульса от реперного штриха содержит днфференцирующую цепочку, два диодных ограничителя, подключенных к дифференцирующей цепочке, два триггера, один из которых подключен с «ет««ь«>« входом непосредстве««но к гыходу соответствующего диодного ограничителя, а другой — через инвертор, две схемь«совпаде««ия, первь«с входы которых подключены к одноименным выходам триггеров, а вторые входы — соответ1259106 l0 ственно к выходу инвертора и первого диодного ограничителя.

125910б

Составитель С.Грачев

Техред И.Попович

Редактор И.Шулла

Корректор О.Луговая

Заказ 5112/39

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная роектная,