Устройство для контроля дорожек лимбов угломерных приборов

(51)5 (3 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 684304, кл, 6 01 С 1/06, 22,06.77,2. Авторское свидетельство СССР ЬЬ 556314, кл. 6 01 С 1/06, 28.08.75.3. Авторское свидетельство СССР М 1384951, кл.б 01 С 1/02, 31,03.86.4. Авторское свидетельство СССР М 1049736, кл.8 01 С 1/06, 17.12.83.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДОРОЖЕК ЛИМБОВ УГЛОМЕРНЫХ ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к аппаратуре для контроля и калибровки угломерных приборов, а конкретно к устройствам для контроля дорожек лимбов, используемых, в частности, в преобразователях угол-код с переменным счетным интервалом. Целью изобретения является расширение диапазона контролируемых отклонений штрихов, Устройство для контроля дорожек лимбов угломерных приборов содержит приводимый во вращение вал 1, проверяемый лимб 2, эталонный лимб 3, фотоэлектрический преобразователь 4 для считывания делений дорожек проверяемого лимба, синхронизатор 5, регистр 6, блок 7 обработки результатов измерений, стробирующий блок 8, фотоэлектрический преобразователь 9 для считывания одного деления с одной дорожки эталонного лимба, фотоэлектрический преобразователь 10 для считывания делений другой дорожки эталонного лимба, умножитель 11 импульсов, счетчик 12 импульсов. Измерение лимбов с любым законом расположения делений дорожек по делительной окружности осуществляется путем фазовой привязки сигналов с фотоэлектрического преобразователя на проверяемом лимбе к счетной тактовой последовательности, 10 ил1689756 едактор А.Козори сударс изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 38ВНИИ Составитель М.ТерещенкоТехред М,Моргентал Корректор Л.Бес Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Изобретение относится к аппаратуре дпя ко 1 траля калибоовки дгламерцях приборов, а конкретна к устройсгвам для контроля дорожек лимбав, используемых, в частности, в преобразаваеплх уол - кац переменным счетным ин Гервалам, и мОжет использоваться также для контроля дорожек лимбов всевозмажньгх угпавых штриховых мер, лимбов геадеэических, астрономических и навигационных приборов. Известно устройство для контроля лимбав, содеркащее ось, Два фатосчитыва.ащих устройства с проверяемого и эталонного лимбав, фотоэлектрический автокомпенсатар, в котором сигнал считывается с ОднОГО края эталОннОГО лимла, чтО существенна сн якает точность эталонного сигнала из-за эксцентричности э аланнага лимба на аси вращения, пагрешнаслги подшипников вращающегося узла, а также погрешностей деления эталонного лимба, Крома того, с должной точностью не находится первая гармоника проверяемой последовательности ПОГрешнастей штрихов лимба, так как визуальная оценка па эпюре, которая вычерчивается на фотобумаге, носит сугубо субъективный характер,11,Известна устройства Дпя КОнтроля ПО- грешностей диаметров угломерных инструментов, содержа.цее эталонный и проверяемый лимбьжестко закрепленные на оси вращения, соединенный двигателем, фотоэлектрические преабраэоватепи, сопряженные со штрихами дорожек эталонного и пааверяемого лимбав, счетнорешаащее устройство 21.Недостатком устройства является то, что алгоритмы установки позволяет находить талькО ПОГрешнссти диаметров лимбов, не позволяет производить контроль каждого штриха праверпемаго лимба и позволяет производить контроль тОлька лимбов, количества штрихов каторьх равна количеству штрихов эталонного лимба.Изв 8 стна устрайстГО Для контроля паГрешнастеи лимбов, садеркащее ось вращения с приводам и узлам ориентации лимба, импульсный эталонный узел, фотоэлектрический микроскоп, генератор стабильной частоты, блок управления, вычислительный блок, блок регистрации, первый делитель импульсов, первый счет Гик адреса и первый Запоминающий блОк, .ВГарей Делитель импульсов, второй счетчик адресов и второй запоминающий бланНедостаткам устрой- стОЭ является неваэмОжнасть измерения лимбав с любым закаиа 4 располОжения Делений дорожек лимбов па 8 ГО делительнОЙ окружности 3,Наиболее близким по технической сущности является устройство для контроля дорожек лимбов угломерных приборов,содержащее приводимый ва вращение вал,5 на котором предусмотрены посадочныегнезда для установки проверяемого и эталонного лимбов, а также фотоэлектрическиепреобразователи для считывания делениядорожек лимбав, подключенные к схеме из 1 О мерения временного запаздывания междуимпульсами, соответствующими последовательностям делений дорожек проверяемогои эталонного лимбав, Фотоэлектрическиепреобразователи для считывания делений15 дорожки эталонного лимба подключены ксигнальному входу клапана, управля 1 ощегосчетчиком схемы измерения, через умнажитель входных импульсов, а к управляющемувходу клапана - через делитель частоты импульсов с коэффициентам деления, регули 2 О руемым в соответствии с разрядностьюдорожки проверяемого лимба, в та времякак с другим управляющим входом клапанасоединен фотоэлектрический преобразователь для считывания делений дорожки про 25 веряемого лимба, а выход счетчикасоединен с входом вычислительного анализатора 41, Это устройство позволяет измерять лимбы произвольной разрядностипериодической структуры,ЗО Недостатком известного устройства является невозмокность измерения лимбов слюбым законом расположения делений дорожек лимбов по делительной окружности.Цель изобретения - расширение диапа 35 эона контролируемых отклонений штрихов,Указанная цель достигается тем, что вустройстве, содержащем приводимый вовращение вал с установленным на нем проверяемым и эталонным лимбами, а также40 фотоэлектрические преобразователи длясчитывания делений дорожек лимбов, счетчик импульсов, умножитель импульсов, входкоторого соединен с фотоэлектрическимпреобразователем на эталонном лимбе,45 блок обработки результатов измерений,страбирующий блок, первый тактовый входкоторого соединен с первым тактовым выходом умножителя, второй тактовый вход -с вторым тактовым выходом умножителя,5 О третий тактовый вход - с третьим тактовымвыходом умножителя и со счетным входомсчетчика импульсов, а также с тактовым входом синхронизатора, выход которого соединен с С-входом регистра, первый выход55 стробирующего блоха соединен со стробирующим входом синхронизатора, второйвыход стробирующего блока - с обнуляющим входом счетчика импульсов, выходы которого соединены с О-входами регистра,выходы которого соединены с входами блока обработки результатов измерений, выходы которого соединены с входами стробирующего блока, сигнальный вход которого соединен с фотоэлектрическим преобразователем на эталонном лимбе, а 5 фотоэлектрический преобразователь для считывания делений дорожек проверяемого лимба соединен с сигнальным входом синхронизато ра.На фиг,1 показана структурная схема 10 устройства для контроля дорожек лимбов углоизмерительных приборов; на фиг.2 - принципиальная схема стробирующего блока; на фиг,3 - принципиальная схема синхронизатора; на фиг,4 - принципиальная 15 схема счетчика измерений; на фиг.5 - схема регистра; на фиг.6 и 7 - временные диаграммы работы устройства для контроля дорожек лимбов; на фиг.8 - обобщенная структурная схема умножителя частоты с 20 обратной связью; на фиг,9 - рисунок проверяемого лимба; на фиг,10 - рисунок эталонного лимба.Устройство для контроля дорожек лимбов угломерных приборов содержит приво димый во вращение вал 1, проверяемый 2 и эталонный 3 лимбы, закрепленные на валу, представляющие собой, пример, стеклянные прозрачные диски с нанесенным слоем серебра, на котором нанесены дорожки 30 штрихов, фотоэлектрический преобразователь 4, для считывания делений дорожек проверяемого лимба соединенный с синхронизатором 5, выход которого соединен с С-входом регистра 6, выходы которого сое динены с входами стробирующего блока 8, сигнальный вход которого соединен с фотоэлектрическим преобразователем 9 для считывания одного деления с одной дорожки эталонного лимба, фотоэлектрический пре образователь 10 для считывания делений другой дорожки эталонного лимба, выход которого соединен с входом умножителя 11 импульсов, представляющего собой следящую систему импульсной фазовой автопод стройки частоты, первый, второй и третий тактовые выходы которого соединены с первым, вторым и третьим тактовым входами стробирующего блока соответственно, и третий тактовый выход умножителя - с так товым входом синхронизатора и со счетным входом счетчика 12 импульсов, разрядность которого равна сумме разрядности . эталонного лимба и умножителя частоты, выходы которого соединены с О-входами 55 регистра 6. Первый выход стробирующего блока 8 соединен со стробирующим входом синхронизатора 5, а второй его выход с В- входом счетчика 12 измерения. Стробирующий блок 8 состоит из БЗ- триггера 13, инвертора 14, О-триггера 15, 0-выход ВЯ-триггера 13 соединен с В-входом О-триггера 16, выход инвертора 14 соединен с первым входом схемы ЗИ-НЕ 17, выход которой соединен с входом схемы 18, выход которой соединен со счетным входом счетчика 19 обратного счета, выход которого соединен с входом инвертора 20, выход которого соединен с С-входом О-триггера 21, выход счетчика обратного счета соединен с О-входом О-триггера 22, а 0-выход ЯЯ-триггера 13 соединен с Я-входом О-триггера 22 и с й-входом О-триггера 21. Вход инвертора 20 соединен с первым входом схемы "2 ИНЕ" 23, второй вход которой соединен с 0-выходом О-триггера 22, а выход схемы 23 "2 И-НЕ" - с входом инвертора 24,Синхронизатор 5 состоит из О-триггера 25, 0-выход которого соединен с О-входом О-триггера 26, 0-вцход которого соединен с В-входом О-триггера 25, Счетчик 12 измерения состоит из инвертора 27, выход которого соединен со счетным входом счетчика 28 импульсов. Регистр 6 состоит из О-триггеров 29. Вычислительный анализатор 7 состоит, например, из электронной вычислительной машины. Умножитель 11 импульсов состоит из фазового компаратора 30, фильтра 31 низкой частоты, управляемого генератора 32 и делителя 33.На временных диаграммах приняты условные обозначения: О 1 - .напряжение на входе схемы НЕ 14; О 2 - напряжение на втором выходе умножителя 11; Оз - напряжение на первом выходе умножителя 11; О 4- напряжение на выходе 00-триггера 15; О 5 - напряжение на сигнальном входе стробирующего блока 8; О 6 - напряжение на 0-выходе О-триггера 16; О 7 - напряжение на выходе схемы 18; О 8 - напряжение на выходе счетчика обратного счета 19; Оя - напряжение на выходе О-триггера 22; 01 о напряжение на выходе схемы "2 И-НЕ" 23; О 11 - напряжение на выходе схемы НЕ 24; О 2 - напряжение на третьем выходе умно- жителя 11; О 1 з - напряжение на фотоэлектрическом преобразователе 4; Оц - напряжение на выходе О-триггера 25; О 15 - напряжение на выходе 0 О-триггера 26; 016 - напряжение на выходе 0 О-триггера 26,Устройство для контроля лимбов угломерных приборов работает следующим образом,При равномерном вращении вала 1 вместе с проверяемым и эталонным лимбами соответственно 2 и 3 (фиг.1) на выходе фотоэлектрического преобразователя 10 образуется последовательность импульсов, котооая подается на умножитель 11 импульсов.Действие умножителя 11 импульсов (фиг.8) Основано нэ использовании сигнала ашиЬ- ки, связанного с расхождением фаз сигналов входной частоты Ь и частоты сигналов обратной связи 10 с, получаемой путем деления частоты управляемого генератора 32 1 вых на коэффициент М с помощью делителя 33, выполненного на счетных триггерах, Сигнал ошибки с выхода фазового компаратора 30 через фильтр 31 низкой частоты поступает на генератор 32 и управляет его частотой, В установившемся режиме оазнОсть фаз постоянна и 10 с = Вх, а 4 ых = Ы 8 хВычислительный анализатор 7, Выполняя рабочую программу, подает команду в стробирующий блок 8 в виде уровня логического нуля на Й-вход КЯ-триггера 13 и он переходит в нулевое состояние. Уровень логического нуля с О-выхода ЯЯ-триггера 13 подается на Б-входы О-триггеров 16, 21 и 22 и переводит их В нулевое состояние, УрО- вень логического нуля с О-выхода О-триггера 16 подается на третий вход схемы ЗИ-НЕ 17, поэтому нэ ее выходе образуется напряжение логической единицы, которое подается на вход схемы НЕ 18, на выходе которой образуется уровень логического нуля, Затем вычислительный анализатор 7 выставляет код 00,01 (код единицы) на О-входы счетчика 19 Обратного счета и падает коротковременно потенциал логического нуля на ега С-вход. Таким образом происходит запись кода 0001 в счетчик 19 обратного счета, на выходе Р15 котооага устанавливается уровень логической единицы. Этот уровень подается на вход схемы НЕ 20 и на выходе ее возникает уровень логического нуля, который подается нэ С-вход О-триггера 21, На вход схемы 2 И-НЕ 23 подается уровень логического нуля, и нэ ее выходе получается уровень логической единицы, который поступает на вход схемы НЕ 24, на выходе которой получается уровень логическао нуля, который не воздействует на счетчик 12 измерения,Фотоэлектрический преобразователь 4, сопряженный с проверяемым лимбам 2, устанавливается на дорожку штрихов 35 (фиг.9). При этом на сигнальный вход синхронизатора 5 будет подаваться последовательность импульсов. Первый импульс из этой последовательности положительным фронтом воздействует на С-вход О-триггера 25 и установит этот триггер в нулевое состояние, так как на егс О-Вход подан уровень логического нуля. Затем О-триггер 26 также установится в нулевое состояние под действием импульсов с третьего тактового выхода умножителя 11 имггульсов. Положительный перепад напряжения нэ 0-выходе О-тригге ра 26 воздействует нэ С-вход регистра 29, но программа вычислительного анализатора составлена так, что информация с регистра 29 не воспринимается вычислительным анализатором,Вычислительный анализатор 7, выполняя рабочую программу, подает на 5-вход ВЯ-триггера 13 стробирующего блока 8 уровень логического нуля, 85-триггер 13 переходит в единичное состояние, давая возможность срабатывать О-триггерам 16, 21 и 22, Нэ эталонном лимбе 3 фотоэлектрический преобразователь 9 сопряжен с дорожкой штрихов 37, которая содержит один штрих (фиг.10). Последовательность импульсов 05, образующаяся нэ фотоэлектрическом преобразователе 9, подается на сигнальный вход стробирующего блока 8, на С-вход О-триггера 16, который, срабатывая, переходит в единичное состояние Об,Уровень логической единицы с С-выхода О-триггера 16 подается на третий вход схемы ЗИ-НЕ 17 и на выходе схемы НЕ 18 появляется последовательность импульсов 01. После прихода первого импульса на вход счетчика 19 обратного счета на его выходе Р15 появится уровень логического нуля 0 э, так как в нем занесен код 0.01 (единица). Отрицательный перепад напряжения 08 на вь 1 ходе счетчика 19 обратного 25 30 счета проходя схему НЕ 20, устанавливает О-триггер 21 в единичное состояние. Уровень логической единицы с выхода О-триггера 21 подается на стробирующий вход синхронизатора 5, его О-вход О-триггера 25, давая возможность с этого момента време 35 ни вырабатывать выходные импульсы синхронизатору 5. На выходе О-триггера 22 образуется запаздывающая последовательность импульсов 0 ц, которая подается на второй вход схемы 2 И-НЕ 23.На выходе схемы 2 И-НЕ 23 образуется напряжение 0 ю, которое, проходя через схему НЕ 24, образует напряжение 01, которое подается Таким образам устанавливается начало отсчета углового положения штриха 35 на проверяемом лимбе относительно штриха 37 на эталонном лимбе 3.На вход счетчика измерения, на его схему НЕ 27 поступают импульсы с третьего тактового выхода умножителя 11 и он продолжает считать приходящие импульсы, При приходе сигнала с фотоэлектрического преобразователя 4 на проверяемом лимбе 2 с его штриха 35 появляется импульс 0 гз на сигнальном входе синхронизатора 5, на Г 45нэ обнуля ющий вход счетчика 28 импульсов. Счетчик 28 импульсов устанавливается в нуль,35 40 45 50 55 входе О-триггера 25, О-триггер 25 переходит в единичное состояние 014,При приходе положительного перепада напряжения 012 с третьего тактового выхода умножителя 11 импульсов на третий тактовый вход синхронизатора 5 и на его С-вход О-триггера 26 он переходит в единичное состояние 015. Напряжение 016 с 0-выхода О-триггера 26 подается на Я-вход О-триггера 25 и обнуляет его 014. На следующем положительном перепаде напряжения 012 обнуляется О-триггер 26 и на его выходе 0 образуется положительный перепад напряжения 016, который подается на С-вход регистра 29, При этом происходит перенос кода измерения положения границы штриха 35 проверяемого лимба 2 относительно штриха 37 на эталонном лимбе 3 в регистр 29. Значение кода Р. Информация о положении штриха 35, значение кода Р передается в вычислительный анализатор 7, который пересчитывает значение кода измерения положения штриха 35 проверяемого лимба 2 относительно штриха 37 в код Н, деля полученный результат Р на М,М - коэффициент умножения умножителя 11 импульсовРН= - ,МКод Н характеризует угол между штрихом 35 проверяемого лимба 2 и штрихом 37 на эталонном лимбе 3, Этот код численно равен количеству штрихов, отсчитанному по эталонному лимбу 3, по его дорожке штрихов 38.Вычислительный анализатор дает команду о переведении фотоэлектрического преобразователя 4 на дорожку 36 проверяемого лимба 2. После выполнения этой операции из вычислительного анализатора подается уровень логического нуля на Й- вход ВЯ-триггера 13, который переводится в нулевое состояние и обнуляет О-триггеры 16, 21 и 22, При этом через схему ЗИ-НЕ 17 не проходят импульсы на счетный вход счетчика 19 обратного счета, Вычислительный анализатор 7 выставляет код Н на О-входы счетчика 19 обратного счета и подает кратковременно потенциал логического нуля на его С-вход, Таким образом происходит запись кода Н в счетчик 19 обратного счета, на выходе Р ( 15 которого устанавливается уровень логической единицы. Этот уровень подается на вход схемы НЕ 20 и на выходе ее возникает уровень логического нуля, который подается на С-вход О-триггера 21,Вычислительный анализатор 7, выполняя далее рабочую программу подает. на Я- вход ВЯ-триггера 13 стробирующего блока 8 уровень логического нуля. ВЗ-триггер 13 пе 10 15 20 25 30 реходит в единичное состояние, давая возможность срабатывать О-триггерам 16, 21 и 22, На эталонном лимбе 3 фотоэлектрический преобразователь 9 сопряжен с дорожкой штрихов 37, которая содержит один штрих (фиг.10). Последовательность импульсов 06, образующаяся на фотоэлектрическом преобразователе 9, подается на сигнальный вход стробирующего блока 9, на С-вход О-триггера 16, который срабатывая переходит в единичное состояние 06, Уровень логической единицы с 0-выхода О- триггера 16 подается на третий вход схемы ЗИ-НЕ 17 и на выходе схемы НЕ 18 появляется последовательность импульсов 07. После прихода Н импульсов на вход счетчика 19 обратного счета на его выходе Р15 появляется уровень логического нуля 06, так как в нем занесен код Н, Отрицательный перепад напряжения 06 на выходе счетчика 19 обратного счета, проходя схему НЕ 20, устанавливает О-триггер 21 в единичное состояние. Уровень логической единицы с выхода О-триггера 21 подается на стробирующий вход синхронизатора 5, его О- вход О-триггера 25, давая возможность с этого момента времени вырабатывать выходные импульсы синхронизатору 5. На выходе О-триггера 22 образуется запаздывающая последовательность импульсов 09, которая подается на второй вход схемы 2 И-НЕ 23. На выходе схемы 2 И-НЕ 23 образуется напряжение 01 о, которое, проходя через схему НЕ 24, образует напряжение 011,которое подается на обнуляющий сход счетчика 28 импульсов. Последний устанавливается в нуль. Таким образом устанавливается начало отсчета положения штрихов 36 дорожки проверяемоголимба 2. Так как импульс обнуления, проходящий на счетчик 28 импульсов, совпадает по времени с появлением уровня логической единицы на стробирующем входе синхронизатора 5, синхронизатор с этого момента времени имеет возможность выдавать выходные импульсы, Отсчеты на проверяемом лимбе 2 начинаются со штриха, расположенного напротив штриха 35, т.е. со штриха 34 проверяемого лимба. Импульсы 01 з,на сигнальном входе синхронизатора воздействуют на С-вход О-триггера 25, О-триггер 25 переходит в единичное состояние 014 При приходе положительного перепада напряжения 012 с третьего выхода умножителя 11 импульсов на третий вход синхронизатора 5 и на его С-вход О-триггера 26 он переходит в единичное состояние 015, Напряжение 016 с 0-выхода О-триггера 26 подается на Й- вход О-триггера 25 и обнуляет его 014, На10 15 следующем положительном перепаде напряжения 012 обнуляется О-триггер 26 и на его О-выходе образуется положительный перепад напряжения, который подается на Свход регистра 29,При этом происходит перенос кода измерения границы штриха проверяемого лимба 2 дорожки штрихов 36, расположенного рядом со штрихом 35, из счетчика 26 импульсов в регистр 29. Счетчик 28 импульсов продолжает подсчитывать импульсы с третьего выхода умножителя 11 через инвертор 27, и в течение одного оборота вала 1 подобным образом информация о всех штрихах проверяемого лимба 2 дорожки 36 будет перенесена последовательно в вычислительный анализатор 7,Отсчеты положений границ штрихов, полученные при занесении. их в вычислительный анализатор, образуют в его оперативной памяти массив чисел Р 1, Ръ РзРя.В памяти ЭВМ имеется также массив чисел, характеризующих расчетное расположение границ штрихов проверяемого лимба О 1, О 2, ОзОя, где ц - количество штрихов на проверяемом лимбе.Вычислительный анализатор далее вычисляет вспомогательную величину д = Р -- Оьгде 1 1 о, затем вычисляет амплитуду А 1 и фазу р 1 первой гармоники и погрешность нанесения каждого штриха на проверяемом лимбеЬ = д 1 = А) зп (р + р 1) - щ дьгде Ь - погрешность лимба в каждом штрихе;- порядковый номер штриха;А - амплитуда первой гармоники;р - фаза 1-го штриха;р 1 - начальная фаза первой гармоники; а д - - , д - математическое ожида 1Ц=1ние массива;ц - количество штрихов на проверяемом лимбе.Оперируя соответствующим образом над массивом чисел Р 1, Рг, РзРч, можно 20 25 30 35 40 45 вычислить погрешность диаметров, а также различные статические и специальные парэметры проверяемого лимба,Формула изобретения Устройство для контроля дорожек лимбов угломерных приборов, содержащее вал, на котором закреплены эталонный лимб и узел установки проверяемого лимба, фотоэлектрический преобразователь для считывания делений дорожек поверяемого лимба, фотоэлектрический преобразователь для считывания делениИ дорожек эталонного лимба, счетчик импульсов, умножитель импульсов, вход которого соединен с фотоэлектрическим преобразователем для считывания делений дорожек эталонного лимба и блок обработки результатовизмерений,отл ич а ю щееся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых отклонений штрихов, оно снабжено синхронизатором, регистром с С и О-входами и стробирующим блоком, первый, второй и третий тактовые входы которого соединены с соответствующими тактовыми выходами умножителя импульсов, третий тактовый вход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов и с тактовым входом синхронизатора, выход которого соединен с С-входом регистра, первый выход стробирующего блока соединен со стробирующим входом синхронизатора, второй вход стробирующего блока соединен с обнуляющим входом счетчика импульсов, выходы которого связаны с 0- входами регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами блока обработки результатов измерений, выходы которого подключены с входами стробирующего блока, сигнальный вход которого соединен с фотоэлектрическим преобразователем для считывания делений дорожек эталонного лимба, а фотоэлектрический преобразователь для считывания делений дорожек поверяемого лимба связан с сигнальным входом синхронизатора.а