Способ поверки преобразователя угла поворота вала в код

 

Использование: системы автоматизированного контроля погрешностей преобразователей, которые используются в станкостроении и приборостроении. Сущность изобретения: для повышения точности поверки преобразователей приводят к одному виду и масштабу кодовое значение поверяемого и эталонного кодов, фиксируют момент первой после нуля смены кода поверяемого преобразователя, принимают его за начало отсчета, последовательно и одновременно заполняют одними и теми же временными импульсами интервалы между моментами смены кодов поверяемого и эталонного преобразователей при синхронном вращении их валов. Частота следования временных импульсов не менее чем на один порядок больше частоты смены кодов поверяемого и эталонного преобразователей, подсчитывают и запоминают число импульсов в каждом угловом интервале, запоминают соответствующие им коды, подсчитывают и запоминают общее число импульсов между моментами фиксации начального и конечного отсчетов, по полученным данным по формуле вычисляют погрешность поверяемого преобразователя. 2 ил.

Изобретение относится к системам автоматизированного контроля погрешностей преобразователей угла поворота вала в код, которые используются в станкостроении и приборостроении.

Известен способ измерения погрешности преобразователей угла поворота в код, основанный на сравнении расчетной и реальной смены кода поверяемого преобразователя, при этом расчетная и реальная смена кода задается числом тактовых импульсов, разность которых определяет погрешность поверяемого преобразователя [1] Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная невозможностью точного задания расчетного угла поворота поверяемого преобразователя.

Известен также способ и устройство для реализации для поверки преобразователей угла поворота вала в код [2] Способ поверки основан на том, что измеряется и регистрируется разность выходных сигналов образцового и поверяемого преобразователей при синхронном вращении валов при дискретном угловом положении статора образцового в диапазоне 0-360^о, анализе указанных разностей и определении погрешности в виде огибающей разности выходных сигналов.

Недостатком способа является низкая точность поверки, обусловленная погрешностями измерения фазы сигнала поверяемого преобразователя и ограниченным быстродействием этой операции.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения ошибки преобразователя угла поворота в код, основанный на определении моментов смены кода и сpавнении его текущего значения с эталонным сигналом, определении разности этих сигналов с учетом знака и запоминании этой разности как шкалой ошибки преобразователя и сравнении ее с наперед заданным предельно-допустимым значением ошибки, при этом текущее значении момента смены кода суммируется с эталонным сигналом постоянной величины [4] Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная необходимостью формирования двух образцовых сигналов: эталонного от преобразователя и расчетного, сформированного в специальном устройстве.

Цель изобретения повышение точности поверки преобразователей угла поворота вала в код при формировании одного образцового сигнала. Это достигается тем, что при способе поверки преобразователей угла поворота вала в код, основанном на определении моментов смены кода поверяемого преобразователя и сравнении их с текущими моментами смены кода эталонного пpеобразователя, определении разности моментов смены кодов, запоминании их разностей как искомой ошибки преобразователя и сравнении ее с наперед заданным предельно допустимым значением ошибки, приводят к одному виду и масштабу кодовые значения поверяемого эталонного кода, фиксируют момент первой после нуля смены кода поверяемого преобразователя, а также все последующие моменты смены кодов поверяемого и эталонного преобразователей, принимают его за начало отсчета, последовательно и одновременно заполняют одними и теми же вpеменными импульсами интервалы между моментами смены кодов поверяемого и эталонного преобразователя при синхронном вращении их валов, при этом частота следования временных импульсов не менее чем на один порядок больше частоты смены кодов поверяемого и эталонного преобразователей, подсчитывают и запоминают число импульсов в каждом интервале, а также запоминают соответствующие им коды, одновременно с этим подсчитывают и запоминают общее число импульсов между моментами фиксации начального и конечного отсчетов, по полученным данным вычисляют погрешность поверяемого преобразователя по формуле: Δϕ_i q_i- -Q_i+1+Q_i=1- где Δϕ_i погрешность i-кода поверяемого преобарзователя; i номер кода (i=0,K, где K-номер конечного кода); q_i текущий код поверяемого преобразователя; N_i число импульсов в интервале между моментами смены (i-1) и i кода эталонного преобразователя; N_o число импульсов между конечным отсчетом эталонного преобразователя и начальным отсчетом, равное N_o= N_Σ- N_i здесь N_Σ общее число импульсов между начальным и конечным отсчетами, Q_i=1, Q_i+1- коды эталонного преобpазователя, соответствующие моментам смены первого (i=1) и (i+1) кода соответственно, n_i число импульсов в интервале между моментами смены (i-1) и i кода поверяемого преобразователя; ϕ_o номинальное значение угловой цены младшего pазряда кода повеpяемого преобразователя.

На фиг. 1 приведен пример выполнения устройства для осуществления способа; на фиг.2 диагpамма сигналов смены кода, где а сигналы поверяемого преобразователя, (ПП); б сигналы эталонного преобразователя (ЭП).

Устройство содеpжит эталонный преобразователь 1 угла поворота вала в код, привод и соединительное устpойство (на фиг.1 не показаны), поверяемый преобразователь 2, преобразователи 3, 4 кодов эталонного 1 и поверяемого 2 преобразователей соответственно, генератор 5 импульсов стабильной частоты, период следования которых не меньше, чем на (например один) порядок периода следования сигналов смены кода у эталонного 1 и поверяемого 2 преобразователей, одновибраторы 6i, 7i, 8i, 9i, где i1,m, а m разрядность кода поверяемого преобразователя 2, элементы НЕ 10i 11i, элементы ИЛИ 12, 13, элементы И 14-17, счетчики 18, 19 импульсов, запоминающие устройства 20, 21, элементы И 22, 23, блок 24 задания начального кода, компараторы 25, 26, триггер 27, блок 28 задания конечного кода, счетчик 29 импульсов, запоминающее устройство 30, схему 31 совпадения, триггер 32, вход 33 обнуления, входы 34, 35 установки начального и конечного сигналов кода.

Устройство работает следующим образом.

После включения привода валы эталонного 1 и поверяемого 2 преобразователей начинают вращаться и при этом вырабатываются коды, соответствующие угловому положению их валов. Эти коды поступают на входы преобразователей 3 и 4 кодов, соответственно, где они, например, переводятся в одинаковый код одной или кратной разрядности. С блоков 3 и 4 кодовые сигналы поступают через элементы И 15 и 22 на адресные входы запоминающих устройств 20, 21, а также через элементы 6i, 7i, 10i и 8i, 9i, 11i сигналы гpаниц смены кодов на входы элементов ИЛИ 12, 13 и далее через элементы И 14, 17 на входы счетчиков импульсов 18, 19, информация с которых после каждой смены кодов запоминается в запоминающих устройствах 20, 21. С выхода генератора 5 импульсов стабильной частоты импульсы через элемент И 16 поступают на счетные входы счетчиков 81, 19, 29 импульсов. В соответствии с границами смены кодов Q_i и q_i запоминающие устройства 20, 21 и 30 pегистрируют соответственно N_i, n_i и N_Σ
С выхода преобразователя 4 кода поверяемого преобразователя 2 кодовые сигналы поступают также на входы схем совпадения 25 и 26, к которым соответственно подключены схема 24 задания начального кода поверки, в качестве которого может быть момент первый после нуля смены кода и схема 28 задания конечного кода через элемент И 23. Выход схемы 25 совпадения подключен к первому входу триггера 27, вырабатывающего разрешающий сигнал начала и запрещающий сигнал поверки преобразователя. Разрешающий сигнал с триггера 27 поступает на входы элементов И 14-17, 22, счетчика 29 импульсов и схему 31 совпадения, а запрещающий сигнал конца поверки на вторые входы счетчиков 29 импульсов и схему 31 совпадения. На вход схемы 31 совпадения поступают также импульсы границ кодов поверяемого преобразователя с выхода элемента И 17. Выходной сигнал схемы совпадения через триггер 32 поступает на элемент И 23, что позволяет пропустить для сравнения на схему совпадения 26 код конца повеpки преобразователя. Сигналы конца повеpки преобразователя с выхода схемы совпадения 26 поступают на вторые входы триггера 27 и 32, которые устанавливают (вырабатывают) сигналы, прекращающие поверку преобразователя.

Элементы и блоки устройства поверки могут быть реализованы, например, на следующих микросхемах (см. кн. Цифровые и аналоговые интегральные микpосхемы. Справочник под ред. С.Н.Якубовского, М. Радио и связь, 1990, с. 496): блоки 3,4 микросхема К 155ПР6; 5 КР531ГГ1; 6i, 7i, 8i, 9i К 155АГ3; 11i, 10i 133ЛН5, 133ЛН3; 12, 13 133ЛЛ1; 14-17, 22, 23 К155ЛИ1; 18, 19, 20 К176И 3, К176ИЕЗ; 20, 21, 30 К176РМ1, К155РУ2; 24, 28 134ИР5; 25, 26, 31 134ИР2, 134СП1, 564СА1; 27, 32 134ТР14.

Порядок вычисления погpешности поверяемого преобразователя может быть следующим. Рассмотрим его, например, для кода q₅. Для этого обратимся к фиг. 2.

Из фиг.2 видно, что накопленная погрешность Δϕ_Σi поверяемого преобразователя для кода q₅ вычисляется по формуле:
=ϕ_n,5-ϕ_э,5, (1) где ϕ_n,5 угловой интервал с начала измерения до смены пятого кода поверяемого преобразователя;
ϕ_э,5 угловой интервал с начала измеpения до смены пятого кода эталонного преобразователя.

При этом
ϕ_n,5=q₅ϕ_o, (2) и
ϕ_э,5= ϕ₁+(Q₆-Q₁)ϕ_o+Δϕ₅, (3) где ϕ₁ угловой интеpвал, на котоpый повернется вал эталонного преобразователя от момента фиксации начального отсчета до момента смены первого кода эталонного преобразователя, равный
ϕ₁= (4) где Q₁, Q₆ коды эталонного преобразователя, соответствующие моментам смены первого и шестого кода соответственно,
Δϕ₅ местная погрешность кода Q₅, равная
Δϕ₆= (5) где N₇ число импульсов, уложившихся с момента смены шестого кода до момента смены седьмого кода.

Подставляя выражения (2) (5) в формулу (1) и проводя некотоpые упpощения, получим
Δϕ_Σ5= q₅- -Q₆+Q₁- (6)
Используя фоpмулу (6), можно получить следующее выражение для определения суммаpной (накопленной) погрешности любого кода
Δϕ_Σi q_i- -Q_i+1+Q_i=1-
(7)
Повышение точности поверки преобразователей угловых перемещений в код достигается благодаря тому, что измерение погрешности осуществляется числоимпусльным методом, причем в два этапа. На первом этапе в реальном масштабе времени фиксируют простpанственное угловое положение выходных сигналов эталонного и поверяемого преобразователей с помощью массивов N_iи n_i импульсов стабильной частоты, запоминаемых в соответствующих блоках. Быстродействие задействованных на этом этапе блоков практически не накладывает точностных ограничений на скорость вращения валов преобразователей. На втором этапе, который может быть смещен по времени относительно первого, производят обработку массивов чисел, хранящихся в запоминающих блоках, с целью вычисления и регистрации погрешности поверяемого преобразователя.

На этом этапе можно вычислять местные погрешности кода по формуле (5) либо вычислять суммарную погрешность по формуле (7).

Благодаря также вычислению отношения чисел импульсов стабильной частоты, записанных в блоках 18, 19, 29, а именно
и удается избавиться от влияния на точность поверки неравномерности скорости вращения валов преобразователей приводом.

Формула изобретения

Способ поверки преобразователя угла поворота вала в код, основанный на определении моментов смены кода поверяемого преобразователя и сравнении их с текущими моментами смены кода эталонного преобразователя, определении разности моментов смены кодов, запоминании этих разностей как искомой ошибки преборазователя и сравнении ее с наперед заданным предельно допустимым значением ошибки, отличающийся тем, что приводят к одному виду и масштабу кодовые значения поверяемого и эталонного кодов, фиксируют момент первой после нуля смены кода поверяемого преобразователя, а также все последующие моменты смены кодов поверяемого и эталонного преобразователей, принимают его за начало отсчета, последовательно и одновременно заполняют одними и теми же временными импульсами интервалы между моментами смены кодов поверяемого и эталонного преобразователей при синхронном вращении их валов, при этом частота следования временных импульсов не менее чем на один порядок больше частоты смены кодов поверяемого и эталонного преобразователей, подсчитывают и запоминают число импульсов в каждом интервале, а также запоминают соответствующие им коды, одновременно с этим подсчитывают общее число импульсов между моментами фиксации начального и конечного отсчетов, по полученным данным вычисляют погрешность преобразователя по формуле


где Δϕ_i погрешность i-го кода поверяемого преобразователя;
i номер кода (i 0, k, k номер конечного кода;
q_i текущий код поверяемого преобразователя;
N_i число импульсов в интервале между моментами смены (2i-1)-го и i-го кодов эталонного преобразователя;
N_o число импульсов между конечным отсчетом эталонного преобразователя и начальным отсчетом, равное

где N_Σ - общее число импульсов между начальным и конечным отсчетами;
Q_i=1, Q_i+1 коды эталонного преобразователя, соответствующие моментам смены первого (i 1)-го и (i+1)-го кодов соответственно;
n_i число импульсов в интервале между моментами смены (i-1)-го и i-го кодов поверяемого преобразователя;
v_o номинальное значение угловой величины цены младшего порядка кода поверяемого преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2