устройство для измерения угловых перемещений объекта

Классы МПК:G01B11/26 для измерения углов; для проверки соосности 
G01P3/36 приборы, выполняющие измерения с помощью оптических средств, те инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Ефанов Василий Васильевич (RU),
Мужичек Сергей Михайлович (RU),
Горшенин Александр Юрьевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-02-10
публикация патента:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов поворота, угловой скорости и ускорений перемещения объекта. Устройство для измерения угловых перемещений объекта содержит излучатель, модулятор, первый, второй и третий фотоприемники. При этом устройство содержит схему для измерения углового перемещения, а также устройство содержит схему для измерения угловой скорости и углового ускорения. Схема для измерения угловой скорости и углового ускорения содержит сдвиговый регистр, элемент И-НЕ, генератор импульсов, элемент И, счетчик, первый делитель, два индикатора, задатчик постоянной величины, умножитель, второй делитель. Технический результат заключается в обеспечении возможности измерения наряду с угловыми перемещениями и направлениями движения объекта, также угловой скорости и ускорения. 2 ил. устройство для измерения угловых перемещений объекта, патент № 2306526

устройство для измерения угловых перемещений объекта, патент № 2306526 устройство для измерения угловых перемещений объекта, патент № 2306526

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых перемещений объекта, содержащее излучатель, модулятор, первый, второй и третий фотоприемники, первый, второй и третий формирователи, входы которых соединены с выходами соответствующих фотоприемников, первую и вторую цилиндрические линзы, ключ, счетчик, первый и второй триггеры, индикатор и дешифратор, при этом излучатель выполнен в виде лазера, оптически связанного через первую цилиндрическую линзу с модулятором, выполненным в виде сегмента с перфорированной информационной дорожкой, прозрачным участком начала отсчета и прозрачным участком знака, оптически связанными через вторую цилиндрическую линзу с входом соответствующих фотоприемников, выход первого формирователя соединен с последовательно соединенными ключом, счетчиком и индикатором, выход второго формирователя соединен с управляющим входом счетчика и первыми входами первого и второго триггеров, выходы которых соединены соответственно с управляющим входом ключа и знаковым входом индикатора, выход третьего формирователя соединен с вторым входом второго триггера, выход счетчика связан через дешифратор с вторым входом первого триггера, отличающееся тем, что введены сдвиговый регистр, элемент И-НЕ, генератор импульсов, элемент И, второй счетчик, первый делитель, второй индикатор, задатчик постоянной величины, умножитель, второй делитель, третий индикатор, причем выход ключа соединен с входом сдвигового регистра, первый и второй выход которого соединен с первым и вторым входами элемента И соответственно непосредственно и через элемент И-НЕ, третий вход элемента И соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента И соединен через счетчик одновременно с первым входом первого делителя и первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен со вторым входом второго делителя, первый вход которого соединен с выходом задатчика постоянной величины, выход которого одновременно соединен со вторым входом первого делителя, выход которого соединен с входом второго индикатора, выход второго делителя соединен с входом третьего индикатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для тарировки и измерения углов поворота, а также угловой скорости и ускорения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения угловых перемещений объекта, содержащее излучатель, модулятор, первый, второй и третий фотоприемники, первый, второй и третий формирователи, входы которых соединены с выходами соответствующих фотоприемников, первую и вторую цилиндрические линзы, ключ, счетчик, первый и второй триггеры, индикатор и дешифратор, излучатель выполнен в виде лазера, оптически связанного через первую цилиндрическую линзу с модулятором, выполненным в виде сегмента с перфорированной информационной дорожкой, прозрачным участком начала отсчета и прозрачным участком знака, оптически связанными через вторую цилиндрическую линзу с входом соответствующих фотоприемников, выход первого формирователя соединен с последовательно соединенными ключом, счетчиком и индикатором, выход второго формирователя соединен с управляющим входом счетчика и первыми входами первого и второго триггеров, выходы которых соединены соответственно с управляющим входом ключа и знаковым входом индикатора, выход третьего формирователя соединен с вторым входом второго триггера, выход счетчика связан через дешифратор с вторым входом первого триггера (Авторское свидетельство СССР №1441199, кл. G01В 21/00).

Недостатком данного устройства является невозможность измерения угловой скорости и ускорения.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности измерения наряду с угловыми перемещениями и направлением движения объекта также угловой скорости и ускорения.

Данная цель достигается устройством для измерения угловых перемещений объекта, содержащим излучатель, модулятор, первый, второй и третий фотоприемники, первый, второй и третий формирователи, входы которых соединены с выходами соответствующих фотоприемников, первую и вторую цилиндрические линзы, ключ, счетчик, первый и второй триггеры, индикатор и дешифратор, излучатель выполнен в виде лазера, оптически связанного через первую цилиндрическую линзу с модулятором, выполненным в виде сегмента с перфорированной информационной дорожкой, прозрачным участком начала отсчета и прозрачным участком знака, оптически связанными через вторую цилиндрическую линзу с входом соответствующих фотоприемников, выход первого формирователя соединен с последовательно соединенными ключом, счетчиком и индикатором, выход второго формирователя соединен с управляющим входом счетчика и первыми входами первого и второго триггеров, выходы которых соединены соответственно с управляющим входом ключа и знаковым входом индикатора, выход третьего формирователя соединен с вторым входом второго триггера, выход счетчика связан через дешифратор с вторым входом первого триггера, дополнительно введены сдвиговый регистр, элемент И-НЕ, генератор импульсов, элемент И, второй счетчик, первый делитель, второй индикатор, задатчик постоянной величины, умножитель, второй делитель, третий индикатор, причем выход ключа соединен с входом сдвигового регистра, первый и второй выход которого соединен с первым и вторым входами элемента И соответственно непосредственно и через элемент И-НЕ, третий вход элемента И соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента И соединен через счетчик одновременно с первым входом первого делителя и первым и вторым входом умножителя, выход которого соединен со вторым входом второго делителя, первый вход которого соединен с выходом задатчика постоянной величины, выход которого одновременно соединен со вторым входом первого делителя, выход которого соединен с входом второго индикатора, выход второго делителя соединен с входом третьего индикатора.

Существенными отличительными признаками устройства являются сдвиговый регистр, элемент И-НЕ, генератор импульсов, элемент И, второй счетчик, первый делитель, второй индикатор, задатчик постоянной величины, умножитель, второй делитель, третий индикатор и новые связи между элементами устройства.

Использование всех новых признаков в совокупности с известными, расширит область применения за счет измерения наряду с угловыми перемещением и направлением движения объекта, также угловой скорости и ускорения его движения.

На фиг.1 представлена схема предложенного устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Устройство содержит лазер 1, первую цилиндрическую линзу 2, модулятор 3, вторую цилиндрическую линзу 4, первый 5, второй 6 и третий 7 фотоприемники, первый 8, второй 9 и третий 10 формирователи, ключ 11, первый счетчик 12, первый индикатор 13, первый 14 и второй 15 триггеры, дешифратор 16, сдвиговый регистр 17, элемент И-НЕ 18, генератор импульсов 19, элемент И 20, второй счетчик 21, первый делитель 22, второй индикатор 23, задатчик 24 постоянной величины, умножитель 25, второй делитель 26, третий индикатор 27. Модулятор 3 содержит перфорированную информационную дорожку 28, прозрачный участок 29 нулевого положения, прозрачный участок 30 знака - струбцину 31, винты 32, предназначенные для крепления модулятора 3 к объекту 33. Дорожка 28 оптически соединена с фотоприемником 5, прозрачный участок 29 - с фотоприемником 6, прозрачный участок 30 - с фотоприемником 7.

Лазер 1 оптически связан через цилиндрическую линзу 2 с модулятором 3, первый, второй и третий выходы модулятора 3 через цилиндрическую линзу 4 оптически связаны с входами фотоприемников 5, 6, 7 соответственно. Выходы фотоприемников 5, 6, 7 соединены с входами формирователей 8, 9, 10 соответственно. Выход формирователя 8 соединен с последовательно соединенными ключом 11, счетчиком 12 и индикатором 13, выход формирователя 9 соединен с управляющим входом счетчика 12 и первыми входами триггеров 14, 15, выходы которых соединены соответственно с управляющим входом ключа 11 и знаковым входом индикатора 13, выход формирователя 10 соединен со вторым входом триггера 15, выход счетчика 12 связан через дешифратор 16 с вторым входом триггера 14, причем выход ключа 11 соединен с входом сдвигового регистра 17, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входом элемента И 20 непосредственно и соответственно через элемент И-НЕ 18, третий вход элемента И 20 соединен с выходом генератора 19 импульсов, выход элемента И 20 соединен через второй счетчик 21 одновременно с первым входом первого делителя 22 и первым, и вторым входами умножителя 25, выход которого соединен со вторым входом второго 26 делителя, первый вход которого соединен с выходом задатчика 24 постоянной величины, выход которого одновременно соединен со вторым входом первого 22 делителя, выход которого соединен с входом второго 23 индикатора, выход второго делителя 26 соединен с входом третьего 27 индикатора.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений объект 33 устанавливается в нулевое положение. При этом модулятор 3 устанавливается на объект 33 так, чтобы центр его кривизны совместился с осью вращения объекта 33, а луч лазера 1, сфокусированный цилиндрической линзой 2 на модулятор 3, осветил прозрачный участок 25, который служит для определения нулевого положения объекта 33. Свет, проходя прозрачный участок 29, собирается цилиндрической линзой 4 в параллельный пучок и освещает фотоприемник 6, сигнал с которого поступает на формирователь 9. Последний формирует пороговый уровень, с помощью которого обнуляются счетчик 12, триггеры 14, 15. При этом индикатор 13 фиксирует нулевое положение объекта 33. При отклонении объекта от нулевого положения фотоприемник 5, оптически соединенный с дорожкой 28, формирует периодический сигнал, так как на дорожке 28 расположена периодическая последовательность прозрачных и непрозрачных участков. При этом минимальный угол, который может измерить устройство, равен устройство для измерения угловых перемещений объекта, патент № 2306526

где 4х - шаг между прозрачными участками на дорожке 28;

R - радиус сегмента диска.

Формирователь 8 формирует из этого сигнала периодическую последовательность импульсов. Импульсы проходят через открытый ключ 11 на вход счетчика 12.

Количество импульсов, которые подсчитает счетчик 12, равно устройство для измерения угловых перемещений объекта, патент № 2306526

где устройство для измерения угловых перемещений объекта, патент № 2306526 руля - угол поворота объекта.

Сформированный на выходе счетчика 12 код поступает на индикатор 13, на световом табло которого фиксирует результат измерения.

При отклонении объекта 33 в другую сторону луч освещает участок 30, оптически соединенный с фотоприемником 7, сигнал с которого через компаратор 10 поступает на триггер 15, который срабатывает и подает сигнал на индикатор 13, на котором загорается лампочка, свидетельствующая о движении объекта в другую сторону. При достижении максимального значения угла происходит срабатывания дешифратора 16 и формирование импульса, по которому срабатывает триггер 14 и ключ 11 закрывается. Это необходимо для того, чтобы при возвращении руля в нулевое положение счетчик 12 не подсчитывал импульсы. Когда объект 33 вернется в исходное положение, срабатывает фотоприемник 6 и формирователь 9, который обнулит счетчик 12 и триггеры 14, 15.

Для определения угловой скорости и ускорения сигнал с выхода ключа 11 поступает на вход сдвигового регистра 17, с первого и второго выходов которого сигнал поступает на первый и второй входы элемента И 20 соответственно непосредственно и через элемент И-НЕ 18, на третий вход элемента И 20 сигнал поступает с выхода генератора 19 импульсов.

С выхода элемента И 20 сигнал поступает через второй счетчик 21 одновременно на первый вход первого 22 делителя и первый и второй входы умножителя 25, с выхода которого сигнал поступает на второй вход второго 26 делителя, на первый вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 24 постоянной величины, с выхода задатчика 24 постоянной величины сигнал одновременно поступает на второй вход первого 22 делителя, с выхода которого сигнал поступает на вход второго 23 индикатора, с выхода второго 26 делителя сигнал поступает на вход третьего 27 индикатора.

Таким образом, устройство позволяет измерять одновременно с угловым перемещением и направлением движения объекта также его угловую скорость и ускорение перемещения.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1441199, кл. G01В 21/00 (прототип).

Класс G01B11/26 для измерения углов; для проверки соосности 

способ геодезических измерений инженерных объектов и устройство для его осуществления -  патент 2523751 (20.07.2014)
способ измерения двугранных углов зеркально-призменных элементов и устройство для его осуществления -  патент 2523736 (20.07.2014)
способ определения переднего угла в торцовом сечении концевых фрез -  патент 2521198 (27.06.2014)
способ определения переднего угла в торцовом сечении осевых режущих инструментов -  патент 2520936 (27.06.2014)
устройство измерения угловых и линейных координат объекта -  патент 2519512 (10.06.2014)
способ юстировки составного полого уголкового отражателя -  патент 2503045 (27.12.2013)
устройство для определения углового отклонения оси лазерного пучка от номинального положения -  патент 2496098 (20.10.2013)
автоколлимационное углоизмерительное устройство -  патент 2491586 (27.08.2013)
устройство для контроля поворота объекта -  патент 2471148 (27.12.2012)
углоизмерительный прибор -  патент 2470258 (20.12.2012)

Класс G01P3/36 приборы, выполняющие измерения с помощью оптических средств, те инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей

устройство для измерения вектора скорости движения изображения объекта со случайным распределением яркостей -  патент 2524441 (27.07.2014)
способ обнаружения объектов, измерения скорости, дальности и угловых координат и устройство для его осуществления -  патент 2521203 (27.06.2014)
устройство доплеровского измерителя скорости на основе интерферометра фабри-перо с волоконным вводом излучения -  патент 2511606 (10.04.2014)
оптический способ измерения скорости тел -  патент 2482500 (20.05.2013)
способ растрового оптического измерения скорости объекта -  патент 2482499 (20.05.2013)
устройство измерения перемещения и устройство измерения скорости -  патент 2467336 (20.11.2012)
детектор и способ определения скорости -  патент 2458352 (10.08.2012)
детектор скорости и способ определения скорости -  патент 2457492 (27.07.2012)
лазерное устройство для измерения скорости потока диализата -  патент 2445606 (20.03.2012)
устройство для определения коэффициента лобового сопротивления перемещающегося тела -  патент 2442172 (10.02.2012)
Наверх