Устройство для автоматического контроля параметров торцового и радиального биений тел вращения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения торцового и радиального биений тел вращения, например жестких магнитных дисков, с помощью датчиков перемещений . Цель изобретения - повышение точности измерения геометрических параметров тел вращения. Устройство содержит прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, контролируемый магнитный диск, устанавливаемый на прецизионном шпинделе, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь, второй фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, второй дифференцирующий усилитель и коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки управления, блок позиционирования датчика, датчик угла поворота шпинделя, датччк оборотов шпинделя и узел калибровки. Новым в устройстве является выполнение узла калибровки в виде вибратора, лазерного интерферометра и блока управления вибратором , причем выход последнего подключен к входу вибратора, а его входк выходу блока обработки и управления, выход вибратора подключен к входу лазерного интерферометра , а выход последнего - к входу блока обработки и управления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s 6 01 В 7/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП И САН И Е И ЗОБГЕТ Е И ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860826/28 (22) 20.08,90 (46) 07.07.92, Бюл. М 25 (71) Казанский научно-исследовательский технологический институт вычислительной техники (72) В.П,Ананьев, А,Н,Ященко и M.А,Юфин (53) 531,717,7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1610242, кл, G 01 В 7/14, 1989.

Приборы и системы управления, 1979, N 10, с.25 — 26, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТОРЦОВОГО

И РАДИАЛЬНОГО БИЕНИЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения торцового и радиального биений тел вращения, например жестких магнитныхх дисков, с помощью датчиков перемещений. Цель изобрегения — повышение точности измерения геометрических параметров тел вращения. Устройство содержит

Изобретение относится к измерительHQA технике и может быть использовано для измерения торцового и радиального биений тел вращения, например жестких магнитных дисков.

Известно устройство для автоматического контроля параметров торцового биения магнитных дисков, содержащее шпиндель с электроприводом вращения„на котором крепится контролируемый магнитный диск, аналоговую схему измерения, включающую

БА) 1746209 А1 прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, контролируемый магнитный диск„устанавливаемый на прецизионном шпинделе, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь, второй фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, второй дифференцирующий усилитель и коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки управленля, блок позиционирования датчика, датчик угла поворота шпинделя, датчик оборотов шпинделя и узел калибровки.

Новым в устройстве является выполнение узла калибровки в виде вибратора, лазерного интерферометра и блока управления вибратором, причем выход последнего подключен к входу вибратора, а его вход — к выходу блока обработки и управления, выход вибратора подключен к входу лазерного интерферометра, а выход последнего — к входу блока обработки и управления. 1 ил. емкостной бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь и дифференцирующие усилители для измерения скорости и ускорения торцового биения, коммутатор, устройство перемещения датчиков, дополнительный информационный диск и схему управления записью измеренного сигнала с суммированием с целью увеличения точности измерения путем повышения отношения сигнал/шум.

Известное устройство не может обеспечить точность измерения беэ учета характе, (46209 ристик измерительного датчика перемещений и погрешностей, возникающих при изменении внешних условий, дрейфе характеристик схемы измерения.

Наиболее близким по технической сущнОсти к предлагаемому является устрОйстао для контроля геометрических параметров магнитных дисков вн8шних запомина1ощих устройств 3ВМ, содержащее прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, контролируемый магнитный диск, установленный на прецизионном шпинделе, привоц вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобраэоаатал;„второй фильтр, перьый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, второй дифференцирующий усилитель, вход которого подключен к выходу второго фильтра, и коммутатор, входы которого соответственно подключены к выходам первого фильтра, второго и третьего дифференциру ащих усилителей, аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу коммутатора, блок обработки и управления, блок позиционирования датчика. датчик угла поворота шпинделя и датчик оборотов шпинделя, причем входы блока обработки и управления подключены к выходам да чика угла поворота шпинделя, датчика оборотов шпинделя, аналого-цифрового преобразователя, а его управляющие выходы подключены к коммутатору, аналого-цифровому преобразовател О, блоку позиционирования датчика и приводу вращения шпинделя и узел калибровки, Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, поскольку показания датчика перемещения калибруются для одного фиксированного перемещения и не обеспечивается калибровка датчика перемещений во всем диапазоне измеряемых перемещений, а также в режиме измерения скорости и ускорений биений.

Бель изобретения — повышение точности измерения путем компенсации систематической погрешности датчика перемещений.

Поставленная lj8llb достига8тся T8M, L!To в устройстве для автоматического контроля параметров торцового и радиального биений тел вращения, содержащем прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую в себя последовательно соединенные бескОитзктиый Дзтчик перемещения, измерительный преобразователь, второй

40 г

50 фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, второй дифференцируюгций усилитель, вход которого подключен к выхОду BTopol фильтра, и коммутатор вхОды которого соответственно подключены к

ВЫХОДаМ ПЕРВОГО фИЛЬтРа, ВТОРОГО И тРЕтЬЕГО дифференцирующих усилителей, аналогоцифровой преобразователь, подключенный к выходу коммутатора, блок обработки и управления, блок позиционирования датчика, дат- ик угла поворота шпинделя и датчик оборотов шпинделя, входы блока обработки и управления подключены к выходам датчика угла поворота шпинделя, датчика оборотов

;;r!:. н ;8ëÿ, аналого-цифрового преобраэовагеля, а его управляющие выходы подключены ; коммутатору, аналого-цифровому преобраэов-..i8ëà, блоку позиционирования датчика и приводy вращения шпинделя, узел калибровки, последний выполнен в виде вибратора, оптически связанно о с ним лазерного интерфераметра и блока управления вибратором, вход которого соединен с выходом блока обработки и управления, а выход интерферометра соединен с входом блока обработки и управления, вход вибратора соединен с выходом блока управления вибратором, На чертеже представлена функциональ.,ая схема устройства для автоматического контроля параметров торцового и радиаль.-.ого биений тел вращения.

Устройство содержит контролируемый

Обьект 1, жестко закрепленный на прецизиОнном шпинделе 2 о приводом 3 вращения, аналоговую схему 4 измерения, бесконтактный датчик 5 перемещения, измерительный преобразователь 6, первый 7 и второй 8 фильтры, первый 9, второй 10 и третий 11 диференцирующие усилители, коммутатор

12, причем бесконтактный датчик 5 перемецения, измерительный преобразователь 6, второй фильтр 8, первый 9 и третий 11 дифференцирующие усилители соединены последовательно, вход первого фильтра 7 соединен с выходом измерительного преобразователя б, вход второго дифференцирующего усилителя 10 подключен к выходу второго фильтра 8, входы коммутатора 12 подключены к выходам первого фильтра 7, второго 10 и третьего 11 дифференцирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 обработки и управления, блок 15 позиционирования датчика, синхродиск 16, диск 17 угла поворота шпинделя и датчик 18 оборотов шпинделя, причем вход аналого-цифрового преобразователя 13 подключен к выходу коммутатора

12, входы блока 14 обработки и управления

5 1746209

1 7 с1 0

2Г

30 .Ь

40 подключены к выходам датчика 17 угла поворота шпинделя, датчика 18 оборотов ш пинделя, аналого-цифрового преобразователя 13, а управляющие выходы блока 14 обработки и управления подключены к коммутатору 12, аналого-цифровому преобразователю 13, блоку 15 позиционирования датчика и приводу 3 вращения шпинделя, Узел 19 калибровки выполнен в виде вибратора 20, оптически связанного с ним лазерного интерферометра 21 и блока 22 управления вибратором, вход вибратора 20 соединен с выходом блока 22 управления вибратором, вход которого соединен с выходом блока 14 обработки и управления, а выход лазерного интерферометра 21 соединен с входом блока

14 обработки и управления.

Устоойство работает следующим образом.

Под управлением блока 14 обработки и управления позиционер 15 подводит Gecконтактный датчик 5 перемещения в позицию калибровки, Блок 14 обработки и управления устанавливает амплитуду колебаний заданной частоты для подвижного элемента вибратора 20 под воздействием блока 22 управления вибратором, При этом амплитуда колебаний контролируется лазерным интерферометром 21 и двоичный код амплитуды биений подвижного элемента вибратора передается на блок 14 обработки и управления. По измеренному " помощью лазреного интерферометра 21 значению амплитуды биений в блоке 14 обработки и управления вычисляются соответствующие амплитудные значения скорости биений (первая производная) -и ускорения биений (вторая производная) по формулам

А = А62л1 Ау = А52л1, где f — частота колебаний вибратора; Аб — амплитуда биений, Вычисленные значения запоминают в оперативной памяти блока 14 o6ðàáoòêè и управления, После установки заданного значения амплитуды биений проводят измерение биений подвижного элемента вибратора 20 с помощью бесконтактного датчика 5 перемещений. Сигнал с бесконтактного датчика 5 перемещений проходит через преобразователь 6, фильтры 7, 8 и дифференцирующие усилители 9 — 11 на входы коммутатора 12, Под управлением блока 14 обработки и управления с выхода коммутатора 12 сигналы, пропорциональные измеренным параметрам, поступают на.вход аналого-цифрового преобразователя 13, Двоичный код результата преобразования аналоговых сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 13 поступает в блок 14 обработки и управления, Измеренные с помощью бесконтактного датчика 5 перемещений значения параметров биений, скорости и ускорения биений сравнивают с образцовыми и вычисляют значения погрешностей, которые регистрируют в блоке 14 обработки и управления. Кроме того, в блоке 14 обработки и управления вычисляют и запоминают поправочные коэффициенты, которые используют для компенсации систематической погрешности при измерении биений, скорости и ускорений биений контролируемого диска 1.

Калибровку результатов измерения бесконтактного датчика 5 перемещений с помощью узла 19 калибровки проводят во всем диапазоне измерений устройства контрол:; параметров биений. После окончания калибровки позиционер 15 перемещает бесконтактный датчик 5 перемещения в зону измерения биений поверхности контролируемого диска 1, Блок 14 обработки и управления включает привод 3 вращения и приводит в движение шпиндель 2, Сигнал, вырабатываемый датчиком 18 оборотов шпинделя, определяет начало цикла измерения. Сигналы с датчика 17 угла поворота шпинделя, воздействуя через блок 14 обработки и управления, запускают аналогоцифровой преобразователь 13, который преобразует поступающий на вход аналоговый сигнал в двоичн=! Y.

Калибровка бесконтактного дат,и.<а пе— ремещений и учет погреш;c"..—:åé, возникающих при изменении внешних условий и дрейфе характеристик схемы измерения, способствуют повышению точности измерения параметров торцового и радиального биений тел вращения, Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля параметров торцового и радиального биений тел вращения, содержащее прецизионный шпиндель с закрепленным на нем синхродиском, привод вращения шпинделя, аналоговую схему измерения, включающую последовательно соединенные бесконтактный датчик перемещения, измерительный преобразователь„второй фильтр, первый и третий дифференцирующие усилители, первый фильтр, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, второй дифференцирующий усилитель, вход которого подключен к выходу второго фильтра, и коммутатор, входы которого соответственно

1746209

1 !

Составитель Л,Степанова

Техред M.Моргентал Корректор C.×eðèè

Редактор Н.Тупица

Заказ 2387 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 подключены к выходам первого фильтра, второго и третьего дифференцирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к выходу коммутатора, блок обработки и управления, блок позиционирования датчика, датчик угла поворота шпинделя и датчик оборотов шпинделя, входы блока обработки и управления подключены к выходам датчика угла поворота шпинделя, датчика оборотов шпинделя; аналого-цифрового преобразователя, а его управляющие выходы подключены к коммутатору, аналого-цифровому преобразователю, блоку позиционирования датчика и приводу вращения шпинделя, узел калибровки, о тл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации систематической

5 погрешности датчика перемещения, узел калибровки выполнен в виде вибратора, оптически связанного с ними лазерного интерферометра и блока управления вибратором, вход вибратора соединен с выходом блока

10 управления вибратором, вход которого соединен с выходом блока обработки и управления, а выход интерферометра соединен с входом блока обработки и управления,