Устройство для измерения угловнаклона

по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институтгорной геомеханики и маркшейдерского дела(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА Изобретение относится к маркшейдерскому и геодезическому приборостроению, в частности к устройствам для автоматического нивелирования и записи профиля рельсового пути. Известны устройства, в которых отсчетпоказаний маятника снимается с помощью механического сканирующего устройства, преобразующего вращательное движение мерного колеса в возвратно-поступательное движение сканатора, содержащие маятник, щ датчик счетных импульсов, электронную схему управления, счетчик импульсов, шаговый двигатель и самописец 1 и 2.Недостатком этих устройств является наличие механического сканирующего устройства. 15 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, в котором на оси мерного колеса установлен модулирующий диск с делениями для счетных импульсов 3.Деления нанесены непрерывно по всей окружности диска. В этом устройстве считывание показаний маятника также производится сканирующим устройством, преобразующим вращательное движение мерного колеса в возвратно-поступательное движение сканатора. Сканирующее устройство довольно сложно в изготовлении и состоит из кулачка, рабочая ветвь которого выполнена по спирали Архимеда с коррекцией за диаметр шарикоподшипника толкателя, из сканатора с площадкой для фотоприемника и осветителя, направляющей сканатора, в которой установлено 6 шарикоподшипников, и возвратной пружины. Сканирующее устройство нагружает мерное колесо и не может обеспечить большое число измерений угла наклона на определенном расстоянии,Целью изобретения является повышение точности и упрощение конструкции профилографа.Эта цель достигается тем, что ось под%веса маятника установлена на корпусе устройства на продолжении вертикального диаметра диска, на котором выполнены две дорожки, на одной из которых равномерно нанесено четное количество растровых решеток, на другой дорожке нанесены тактовые щели по числу решеток, причем соседние расстояния между щелями отличаютсядруг от друга на две длины решетки, а число растровых решеток на диске выбирают из ряда 2 .11 а фиг. 1 приведена конструкция устройства; на фиг. 2 - модулирующий диск; на фиг. 3функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 4 - циклограмма работы устройства.Мерное колесо 1 (фиг. 1) установлено в подшипниках корпуса прибора 2. С одной стороны колеса на его оси установлен стеклянный модулирующий диск 3. С другой сто О роны на оси колеса установлены кулачок переключателей 4 знака уклона и начальной установки 5. Сами переключатели установлены на корпусе прибора. Число выступов кулачка переключения знака уклона равно чис 15 лу растровых решеток на диске 3. Кулачок начальной установки имеет один выступ. Маятник 6 подвешен на шарикоподшипниках на оси 7. На маятнике 6 против растровых решеток установлен осветитель 8 и фотоприемник 9. Шторка демпфера 10 входит в за зор постоянных магнитов 11, которые установлены на корпусе. Питание осветителя 8 и передача сигнала с фотоприемника 9 на электронную схему осуществляется с помощью безмоментных проводников 12. На корпусе прибора по обе стороны диска против25 тактовых щелей на нем по вертикальному диаметру установлены осветитель 13 и фото- приемник 14 тактовых импульсов. На диске 3 (фиг. 2) расположены растровые решетки 15 положительных уклонов, растровые ре- зо шетки 16 отрицательных уклонов, щели 17 тактовых импульсов. Растровые решетки расположены по окружности равномерно. Число положительных решеток равно числу отрицательных. Расположение тактовых щелей 17 -на диске соответствует выбранному положению осветителя 13 и фотоприемника 14 (фиг. 1). Если осветитель 13 и фотоприемник 14 будут смещены от вертикального диаметра, то щели 17 сместятся на тот же угол. В любом случае общим для положения 4 О щелей является то, что расстояние между ними по дуге окружности отличаются на две длины решетки.Диск 3 изготавливается из оптического стекла, покрытого металлом. Растровые решетки и щели гравируются. Количество ще лей в растровой решетке зависит от длины маятника, предельного уклона и дискретности измерения угла. Количество растровых решеток на диске выбирается из следующих соображений. Чем больше растровых решеток, тем больше число измерений угла наклона на интервале пути и тем выше точность измерения за счет усреднения результатов, Однако между решетками должен быть минимальный промежуток для срабатывания переключателя 4. Так как усреднение результата измерения производится в двоичном счетчике, то число растровых решеток удобнее выбирать из ряда 2 ф. 4Функциональная электрическая схема устройства содержит усилители-формирователи 18 - 19 импульсов, ключ 20, триггер 21 временных ворот, счетчики 22 - 23 импульсов положительного и отрицательного каналов счета, коммутатор 24 шагового двигателя, шаговый двигатель 25, записывающий барабан 26 самописца со спиральным выступом. Точечная запись профиля на ленте осуществляется на каждом метре пути с помощью падающей скобы, приводимой в действйе кулачком от мерного колеса прибора.На фиг. 4 приведены циклограммы работы устройства для диска с 4-мя растровыми решетками. Здесь 1 - импульсы на выходе усилителя-формирователя 18 при нулевом угле наклона прибора, 11 д - тактовые импульсы на выходе усилителя 19, 1) 1 - сигнал на выходе триггера 21, П 4 - состояние переключателя 4 знака уклона, где + означает, что переключатель включен на счетчик 22, а - означает, что переключатель включен на счетчик 23. При положительном угле наклона счетные импульсы сдвигаются влево (.1), а при отрицательном вправо (0,8 В). В первом случае импульсы, прошедшие через ключ (.)о) попадают в положительный счетчик 22, во втором случае (Ьло) - в, отрицательный счетчик 23.Устройство работает следующим образом.При прокатывании прибора по рельсумерное колесо 1 вращается вместе с диском 3 и кулачками переключателей 4 и 5. Вращение от оси мерного колеса передается также на самописец для привода протяжки ленты и привода кулачка падающей скобы (на фигурах не показаны). При вращении диска 3 генерируются счетные и тактовые импульсы. При нулевом уклоне пути маятник с помощью юстировочных грузов на нем устанавливается так, чтобы тактовые импульсы совпадали с началом одной растровой решетки и с концом другой (Б 1 з, э на фиг. 4). Триггер 21 переключается тактовыми импульсами из положения 1 в О и обратно. Начальная установка триггера после включения питания производится переключателем 5, который замыкается один раз за один оборот колеса в середине между растровыми решетками, При нулевом уклоне на выходе ключа 20 импульсов не будет,шаговый двигатель будет неподвижен, а на ленте самописца будет печататься прямая линия, параллельная краю ленты. При положительном угле наклона маятник смещается от осевой линии диска назад, при этом счетные импульсы на выходе усилителя 18 смещаются по времени относительно тактовых импульсов вперед (Ь 1 на фиг. 4).Часть счетных импульсов ( )о,) проходит через ключ 20 и переключатель 4 на вход счетчика 22 импульсов 22. Импульс переполнения счетчика через коммутатор 24 поступает на шаговый двигатель 25, который838335 Формула изобретения 5поворачивает барабан 26 на один шаг по часовой стрелке. На записи печатается элементарное положительное приращение превышения. При отрицательном угле наклона прибора маятник смещается от осевой линии диска вперед, при этом счетные импульсы смещаются назад (Б щ) и часть нх от отрицательных решеток проходит через ключ 20 и переключатель 4 на вход счетчика 23. Импульс переполнения счетчика 23 с помощью коммутатора 24 и шагового двигателя 25 поворачивают барабан 26 на один шаг О против часовой .стрелки. На записи печатается элементарное отрицательное приращение превышения.Использование устройства позволит уменьшить габариты и повысить точность. 1 1. Устройство для измерения углов наклона, содержащее корпус с мерным коле сом, иа оси которого закреплены модулирующий диск, кулачок переключателя установки триггера, маятник, на котором установлены осветитель и фотоприемник счетных импульсов, счетно-управляющая электроннаясхема, шаговый двигатель и самописец, отличающееся тем, что, с целью повышенияточности н упрощения конструкции, в немось подвеса маятника установлена иа корпусе устройства на продолжении вертикального диаметра диска, на котором выполнены две дорожки, на одной из которых равномерно нанесено четное количество растровых решеток, на другой дорожке нанесены тактовые щели по числу решеток, причем соседние расстрояния между щелямиотличаются друг от друга на две длины решетки.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что число растровых решеток на диске выбирают из ряда 2,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Авторское свидетельство СССР195132, кл. б 01 С 7/04, 24.02.66.2. Авторское свидетельство СССР472255, кл. 6 01 С 7/04, 6.07.73.3. Авторское свидетельство СССР302600, кл. б 01 С 7/04, 20.10.69.838385 Фиг 4/5ная, 4 Составитель А. Ш Техред А. Бойкас Тираж 642ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 113035, Москва, Ж - 35, Рау лиал ППП Патенте, г. Ужго Редактор А. ДолиничЗаказ 4403/55 ачилин Корректор Г. Решетни Подписноекомитета СССРи открытийшская наб., д.род, ул. Проект