Углоизмерительное устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВ ПЛЬСТВУ

Союз Советскик

Сециалистическик

Республик (61) Дополнительное н авт. саид-ву (22) Заявлено 20. 11. 79 (2!) 2842237/18-28 (51)М с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

С 01 В 21/00

Госуддрствеиимй комитет

СССР по демам изобретений и открытий

Опубликовано 07.1181. Бюллетень И941

Дете опубликования описания 07. 11. 81 (53) УДК 531.717 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. В. Колодеж, Моск овский инсти тут и нжен еров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (54 ) УГЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к углоизмерительным устройствам, и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, геодезии, астрономии, навигации и т.п.

Известно устройство для измерения углов, состоящее иэ основания вращающейся части (рабочая мера), несущей контакт, и трех контактов, связанных с основанием. Два из них находятся диаметрально на рабочей мере и создают линию нулевого направления, относительно которой измеряют угол.. Другое направление создает 15 третий контакт, закрепленный подвижно на оси вращающейся части (11.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения.

Наиболее близким по. технической 20. сущности к изобретению является углоизмерительное устройство, содержащее рабочую меру, выполненную с возможностью вращения и имеющую тактовую дорожку, расположенную по окружности, 25 выполненную с равными непрозрачными и прозрачными интервалами, два иэ которых диаметрально противоположны и оптически совмещены„ двигатель, три лампы подсв тки и три фотопрн- 3{} емника, оптически связанные с соответствующими лампами подсветки,два усилителя-формирователя, два дифференцнрующих блока, подключенных к соответствующему усилителюформнрователю, схему совпадения,триггер, подключенный к первому входу схемы совпадения, последовательно соединенные делитель частоты и формирователь, н счетчик, а первый и второй фотоприемники подключены к входам соответствующих усилителей-формирователей и выходы дифференцирующих блоков — к триггеру(Я.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что углоизмерительное устройство снабжено соединенными последовательно третьим усилителем-формирователем, фаэовым детектором, фильтром низ-. ких частот, генератором и блоком осреднения, включенным между схемой совпадения н счетчиком, третий фотоприемник подключен к входу третьего усилителя-формирователя, выход генератора подключен к входу формирователя и второму входу схемы сов879301 падения, а выход делителя частоты соединен с другим входом фазового детектора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из рабочей ме-, ры 1, выполненной с воэможностью вращения и имеющей тактовую дорожку 2 с равными прозрачными и непрозрачными интервалами и два выделенных диаметрально противоположных интервала 3, оптически совмещенных с помощью оптического мостика 4,. двигателя (на чертеже не показан), трех ламп 5, б, 7 подсветки, трех фотоприемников 8, 9, 10, оптически связанных с соответствующими лампами

5, б, 7 подсветки, усилителя-формирователя 11 и дифференцирующего блока 12, образующего канал съема информации с нулевого направления и подключенного к фотоприемнику 8 усилителя-формирователя 13 и дифференцирующего блока 14, образующего канал съема информации по измеряемому направлению и подключенного к фотоприемнику 9, выходы этих каналов связаны с входами триггера 15, связанного с одним иэ входов схемы 16 совпадения, соединенных последовательно усилителя-формирователя 17, фазового детектора 18, фильтра 19 низких частот, генератора 20, формирователя 21, делителя 22 частоты, выход которого соединен с фазовым детектором 18, выход генератора 20 подключен к другому входу схемы 16 совпадения и блока 23 осреднения, включеннога между схемой 16 совпадения и счетчиком 24, щелевых диафрагм 25, 26, 27, расположенных перед соответствующими фотоприемниками 8, 9, 10.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы управляемый кварцевый генератор постоянно создает сигнал частотой.5 000 000 Гц +2%.

При вращении рабочей меры 1 с постоянной угловой скоростью, равной 100,об/сек один иэ диаметрально противоположных интервалов 3, проходя над щелью 25, лампой 5, связанной с нулевым направлением НО, засвечивает фотоприемник 8, импульс с которого после усиления и формирования усилителем-формирователем 11, дифференцируется блоком 12, и импульс от переднего фронта поступает на один из входов триггера 15. Ha выходе триггера 15 появляется потенциал (команда — начало отсчета), который поступает на вход схемы 16 совпадения. При дальнейшем движении рабочей меры 1 этот же интервал 3 пройдет над подвижным фотоприемником 8, связанным с лампой 5 через оптический мостик 4, образующими измеряемое направление. При оптическом совпадении

S5 бО

100 Гц (или выше из-за коротко-периодических погрешностей).

При медленных изменениях скорости вращения рабочей меры 1 из-эа дефектов двигателя и источника питания на выходе фазового детектора 18 появится низкочастотная составляющая с частотой менее 1 Гц. Этот сложный сигнал с фазового детектора 18 поступит на фильтр 19 низкой частоты, через который пройдет толька низкочастотная цйаметрально противоположных интервалов 3 друг с другом при помощи оп-i тического мостика 4 с фотоприемника 9 измеряемого направления будет снят импульс, который обрабатывается аналогично импульсу от нулевого направления. Передний фронт этого импульса поступит на второй вход триггера 15 и возвратит его в исходное состояние.

Потенциал со схемы 16 совпадения будет снят. Таким образом, интервал между импульсами от нулевого и измеряемого направлений будет соответствовать углу между этими направлениями. Для измерения угла между двумя направлениями, несвязан15 ными с нулевым, измерения повторяют еще раэ между нулевым направлением и вторым измеряемым; Требуемый угол определяется разностью между двумя результатами.

Од .овременно с тактовой дорожки 2, содержащей 100 интервалов, с помощью лампы б, щели 27 и фотоприемника

10 будут сняты импульсы, скважность которых равна двум. Частота следова25 ния импульсОВ сОстаВит 10000 Рц. Импульсы поступают после усиления и формирования в усилителе-формирователе 17 на вход фазового детектора 18.

На другой вход фазового детектора

18 поступает сигнал с генератора 20, предварительно сформированный в прямоугольный сигнал формирователем 21 и уменьшенный по частоте до 10000 Гц делителем 22 частоты. Если сигналы на входах фазового детектора 18 строго постоянны по частоте (разность фаэ равна нулю), то на выходе фазового детектора 18 сигнал будет равен нулю.

Однако, учитывая, чта интервал от интервала тактовой дорожки 2 на рабо4() чей мере 1 будут отличаться вследствие погрешности изготовления по угловому положению от идеального положения, то при сравнении в фазовом детекторе 18 с практически идеальной

4 последовательностью импульсов с гене ратора 20 на выходе фазового детектора 18 будет периодический сигнал, так как погрешность нанесения штрихов носит периодический характер с максимальным периодом, равным одному обороту рабочей меры 1. Таким образом, минимальная частота выходного сигнала с фазового детектора 18,связанная с погрешностью нанесения штрихов тактовой дорожки 2, составит

879301

- 30

Составитель Е. Глазкова

Техред Т.Маточка Корректор С. Мекмар

Редактор И. Гохфельд

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9697/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 составляющая, воздействующая на управляющий элемент генератора 20. В зависимости от изменения частоты, снимаемой с тактовой дорожки 2 фотоприемником 10, генератор 20 подправит свою частоту. Эта последовательность импульсов с генератора 20 пройдет схему 16 совпадения, если на ее втором входе есть сигнал с триггера

15, и поступит через блок 23 осреднения на счетчик 24. Количество импульсов на счетчике 24 будет пропорционально измеряемому углу. Учитывая высокую скорость вращения рабочей меры, позволяющей снять за одну секунду 100 отсчетов, счетчик 24 построен таким образом, чтобы проводить в блоке 23 осреднение по 100 отсчетам. Это приводит к дополнительному увеличению точности измерения.

Формула изобретения

Углоиэмерительное устройство, содержащее рабочую меру, выполненную с возможностью вращения и имеющую тактовую дорожку, расположенную по окружности, выполненную с равными непрозрачными и прозрачными интервалами, два из которых диаметрально противоположны и оптически совмещены, двигатель, три лампы подсветки и три фотоприемника, оптически связанные с соответствующими лампами подсветки, два усилителя-формирователя, два дифференцирующих блока, подключенных к соответствующему уси- лителю-формирователю, схему совпадения, триггер, подключенный к первому входу схемы совпадения, последовательно соединенные .делитель частоты и формирователь, и счетчик, а первый и второй фотоприемники подключены к входам соответствующих усилителейформирователей и выходы дифференцирующих блоков. — к триггеру, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно1третьим усилителем-формирователем, фаэовым детектором, фильтром низких частот, генератором и блоком осреднения, включенным между схемой совпадения и счетчиком, третий фотоприемник подключен к входу третьего усилителя-формирователя, Выхоп генератора подключен к входу формирователя и второму входу схемы совпадения, а выход делителя частоты соединен с другим входом фазового детек0 тора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ж. Известия ВУЗов "Геодезия и аэрофотосъемка", 9 1, 1975, с. 158.

2. Авторское свидетельство СССР

9 769325, кл. 6 01 В 21/00,1978 (прототип).