Устройство для определения параметров вращения объектов

756 АСОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК Г 1(51)5 6 01 В 11/26 ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕН ИСАНИЕ ТВУ ИДЕТЕ АВТОРС(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров вращения обьеказарьев., . тов. Целью изобретения является повыше- М 2162635,ние точности за счет исключения влияниядестабилизирующих факторов на результаты измерения. Через элемент привода 7 вращение вала 8 передается полому цилин дру 5 с поляризатором 4, который модулируПРЕдЕЛЕНИя ет интенсивность пучковлучей, проходящих ОБЪЕКТОВ: через него. ЭВМ по сигналам фотоприемных блоков 6 и 13 рассчитывает параметры вращения. 1 ил,Изобретение относится кизмерительной технике и, в частности, к измерению угла поворота,числа оборотов, угловой скорости и ускорения вращающихся обьектов.Известны устройства для регистрации углового положения вала. Например, известно устройство, действие которого ос новано йаиспользовании датчика,выполненного в аиде секторного диска,рут оси, Секторы на поверхности диска этого устройства имеют различные оптические свойства, Излучатель освещает секторный диск и отраженный от него луч,кодируемый секторным изображением, направляют на группу фотоприемников, которые вырабатывают переменные выходные сигналы в соответствии с кйличеством поступившей на "них"световой энергии, Сигна 20 лы фотоприемников преобразуются в ряд цифровых сигналов, характеризующих определейное вращательное положение вала. Вычислительный блок определяет по этим сигналам угловое положение вала Недостаток этого устройства заключается в его малой точности по причине обеспечения малой (неглубокой)модуляции вращающимся диском интенсивности светового луча, направляемого нафотойриемники, Другой недостаток этого устройства. обьясняется использованием в качестве регистрируемого сигнала величины, пропорциональной лучистой энергии, поступающей от излучателя, В этих условиях колебания энергии излучателя, вызываемое, например, его старением или внешними случайными воздействиями, будут приводить квесьма значительным погрешностям изме 35 рений 40 Известно также устройство, кйторое содержит источник света, оптические системы, три поляризатора, светоделитель и два фотоприемника, Луч, вырабатываемый исто 1 ником света, через оптическую систему направляют на поляризатор, связанный с контролируемым объектом. Прошедщий через поляризатор луч попадает на светоделитель и делитСя им на два луча с одинаковой 50 интенсивностью, каждый йзкоторых проходит через поляризатор, оптическую систему и попадает на фотоприемник. Недостаткомэтого устройства является возможность влияния внешних факторов на стабильность его работы и, как следствие, невысокая точность измерений и ограниченность их диаиазона.Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов. прикрепляемого к валу или другому контролируемому объекту, который вращается вок-Сущность изобретения заключается в том, что его элементы, подверженные внешним воздействиям, размещены внутри полого цилиндра, кинетически связанного с контролируемым обьектом, и что измеряемым параметром является относительная интенсивность, неподверженная внешним -воздействиям и флуктуациям. Отличительными признаками предложенного устройства является то, что оно снабжено полым цилиндром,предназначенным для установкй в корпус с возможностью вращения вокруг оптической оси устройства, поляризатор жестко скреплен с Млым цилиндром и установлен между первым фотоприемным блоком и светоделителем; первый фотоприемный блок скреплен с корпусом так, что его входное окно расположено внутри полого цилиндра, а второй фотоприемный блок оптически связан с источником коллимированного плоскополяризованного излучения через светоделитель.На чертеже изображено устройство, сечение,Устройство для определения параметров вращения обьектов содержит лазер с оптической системой 1, на оптической оси котороо последовательно размещены светоделителй полупрозрачное зеркало) 3, поляризатор 4, заключенный в полый цилиндр 5, и измерительйый фотоприемный блок с оптической системой 6, Полый цилиндр 5 содержит элемент привода 7, например, шестерню, шкив или прижимной роли, проводящий полый цилиндр 5 соприкосновение непосредственно или через редуктор с контролируемым обьектом, например, валом 8, и подшипники 9. обеспечивающие полому цилиндру 5 с поляризатором 4 свободное вращение в корпусе 10, который крепится к неподвижному основанию (не показано) по месту устайовки, для чего он снабжен двумя отверстиями 11. За подшипниками 9 на полом цилиндре 5 установлены уплотнительные манжеты 12. Сбокуот полупрозрачного зеркала 3 помещен опорный фотоприемный блок с оптической системой 13. Лазер 1 и фотоприемнйе блоки 6 и 13 соединены электрическими проводами 14 с электронным блоком 15, в состав которого входят: устройства анализа сигналов, источники питания, датчик времени и ЗВМ, Подшипники 9 и манжеты 12 закрыты крышками 16 и 17, Лазер 1, полупрозрачное зеркало 3 и волоки фотоприемников 6 и 13 укреплены в корпусе 10,Устройство работает следующим образом.Корпус 10 крепят к неподвижному основаниютак, чтобы элемент привода 7 приходил в соединение с контролируемым валом р" л /2 й + уъ,8. Включают электронный блок 15 и подают где й - число максимумов и минимумов сигнапряжение питания на источник 1 света,в; нала 1, зарегистрированных на данный мокачестве которого используется лазер, ИС- мент времени,точник 1 света вырабатывает плоскополяри-: 5 Регистрируя числомаксимумов и мйниэованный световой луч 18, который мумов сигнала 1, а также зйачений непрепоступает на светоделитель 3 и делится им рывного текущего угла " Ъ, электронный на два луча. Первый луч 18 а, совпадающий . блок 15 выдает сведения о величине полно- по направлению с осью 2, проходит через го угла поворота по приведенной формуле. поляризатор 4 и попадает на входноеокно 10 Число оборотов вала 8 определяется как измерительного блока фотоприемнйков 6 целая часть величийы М 4.Второй луч 18 б выходит йэ светоделителя 3 . Используя датчик времени, злектрони падает на входное окно опорного блоканый блок 15 в процессе вращения вала 8 фотоприемников 13,: . ., определяет временную зависимость р ) и,До начала использования предлагаемо дифференцируя ее по времени, определяго устройства определяют градуировочную . етв = б р/дс. - , Лу/Ь 1 - углову,о скорость зависимость между углом поворота р йоля-:,д и 2 2ризатора 4 и относительной интенсивен-.; и Р= у О Р/Ф т Ьв/Л - угловое стью измерительного(1) и опорного(о) лучей. . ускорение,1 т,е.1/1 о) для сетки углов; выставляемыхдру-. 20 На табло электронного блока 15 может гимй известными высокоточными способа;. дополнительно высвечиваться полное число ми, Полученную функциональную связь ф .оборотов вала 8 на данный момент времени =ф/1 О) вводят в память ЭВМ электронного . и число оборотов в единицу времени.блока 15, Затем проводят устройство в йс-Повышение точности измерений в услоходное положение, при котором угол пово-.25 виях автоматизированного производства с рота р поляризатора 4 равен нулю, что программнымуправлениемобеспечивается соответствует поступлению минимального предложенным устройством за счет исклюсигнала от измерительного блока фотопри- чения влияния дестабилизирующйх факторов, емников б в электронный блок 15. Приводятдостигаемого помещением поляризатора 4 и контролируемый вал 8 во вращение, . 30 входного окна измерйтельного блока фотоЧерез элемент привода 7 вращение ва- прйемников б в полый цилиндр 5, и испольэола 8 передается полому цилиндру 5 с поля- вание в качестве измерительногопараметра ризатором 4. При этом вращающийся относительной. интенсивности 1/10 модули- поляризатор 4 модулирует интенсивность руемого поляризаторомсвета;проходящего через него луча, в результате 35чего на выходе поляризатора 4 интенсйв- . Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ность луча 18 в получает функциональную Устройство для определения параметэависимостьотуглаповоротарполяризато-ров вращения объектов, содержащее корра 4 иизмерительныйблокфотоприемников пус, установленные в корпусЕ источник 6 вырабатывает электрический сигнал 1, по-: 40 коллимированного плоскополяризованного ступающий в электронный блок 15 по элек-. излучения; светоделитель, два фотоприемтрическим проводам 14, Опорный блок .ных блока, поляризатор,электронныйблок, фотоприемников 13 вырабатываетопорный входы которого йодключены к фотоприемсигнал 1 о, также регистрируемый электронным. ным блокам, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, блоком 15. Электронный блок 15 определяет .45 сцелью повышения точностиза счет исклюотношение сигналов блоков фотоприемников . чения влияния дестабилизирующих факто и 13 как/1 О, после чего по заложенной в " ров, оно сйабжено полым цилиндром, ЭВМ электронного блока 15 градуировоч-предназначенным дляустановки в корпус с ной функциональной связи, Э ВМ выдает: возможйостью вращения вокругоптической. сведения о значении угла поворота ф .;. 50 оси устройства, полярйзатОр жестко скрепВ устройстве предусматриваетСя раз-, лен сполымцйлиндром"иустайовленмежду дельная регистрация полного числчетвер-,первымфотоприемнйм блоком и светоделитей оборота поляризатора 4 на данный,. телем, первый фотоприемный. блок скреп- момент времени идополнительного йейре- лен с корпусом так, что его входное окно рывного(текущего) значения угла йоворота И расположено внутри полого цилиндра, а уъ в пределах последней неполной четверти: второй фотоприемный блок оптически свяокружности. Из этого следует, что полйцй: - зан с йсточником-коллймировайного плоугол поворота на данный момент времейк:скополяризованного излучения через определяется иэ соотношения: светоделитель.