SU1693556A1 - Устройство дл воспроизведени параметров вращени детали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  воспроизведени  параметров вращени , Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Одновременно вращают образцовый кольцевой газовый лазер 4 и образцовую угловую меру 5 с помощью ротора 2 При этом поворачивают поворотный стол 8 с установленными на нем деталью 6 и измерительным кольцевым лазером 7 и снимают показани  индикатора положени  11 стола. Определ ют положение каждой метки образцовой меры относительно оптических осей нуль-индикатор 10 положени  основани  1 и поворотного стола 8. Калибруют показани  измерительного и образцового кольцевых газовых лазеров по показани м нуль-индикаторов основани  и поворотного стола, оптически сопр женных с угловой мерой 5. Определ ют угол поворота, угловую скорость и угловое ускорение детали 6 по калиброванным показани м двух кольцевых газовых лазеров и двух нуль-индикаторов с помощью микро-ЭВМ 18. Зил. С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и оптическому приборостроению и может быть использовано дл  прецизионного воспроизведени  параметров вращени  деталей.

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - его упрощенна  оптическа  схема; на фиг. 3 - временные диаграммы.

Устройство содержит основание 1, вращающийс  ротор 2, привод 3 ротора, образцовый кольцевой газовый лазер (КГЛ) 4, образующую угловую меру 5, деталь 6, измерительный КГЛ 7, поворотный стол 8, привод 9 поворотного стола, нуль-индикатор 10 основани , (индикатор положени ), нуль-индикатор 11 поворотного стола, датчик положени  12, блок 13 системы жизнеобеспечени , блок 14 системы предварительной обработки информации, схему сопр жени  (интерфейс) 15 КГЛ, интерфейсы 16 и 17 нуль-индикаторов и датчиков положени , микро-ЭВМ 18, приводы ротора 19, интерфейс 20 привода 9 поворотного стола. Блоки 14-20 совместно образуют измерительный блок.

Устройство работает следующим образом .

Вращают КГЛ 4 одновременно с образцовой угловой мерой 5, установленные на роторе 2 относительно основани  1. Вращение задают приводом 3, например, со скоростью 120 об/мин. Снимают показани  с образцового КГЛ 4, пропорциональные углу

ю

Сл5 СЛ СЛ О

поворота образцового КГЛ 4 с-тносыгельно основани  1. Блок 13 системы жизнеобеспечени  обеспечивает генерацию образцового КГЛ, стабилизацию амплитуды сигнала и частоты генерации по максимуму усилени . В блоке 14 системы предварительной обработки информации осуществл етс  подсчет числа импульсов с образцового КГ/1, пропорционального углу поворота образцового КГЛ относительно основани  интерфейса 15, с последующей передачей информации в микро-ЭВМ. Снимают показани  с нуль- индикатора 10 основани , представл ющего собой, например, автоколлиматор с фотоэлектрическим выходом. Нуль-индикатор 10 основани  выдает импульсы от каждой метки образцовой угловой меры 5, в качестве которой выбрана образцова  углова  призма. Временной интервал Т между этими импульсами пропорционален углу между каждой гранью образцовой призмы. Затем эти показани  через интерфейс 16 передаютс  в микро-ЭВМ 18. По показани м образцового КГЛ 4 и нуль-индикатора 10 по традиционной методике определ ют углы между гран ми образцовой призмы. Затем дл  повышени  уровнг iочноеги измерений калибруют показани  обрао ,ового КГЛ 4 по показани м нуль-индикатора 10 основани , Все углы между гран ми образцовой приемы 5 известны с погрешностью не более 0,03, котора  зараное дост игаетс  многократными измерени ми ча эталонных угломерных установках. Далее, зна  с высочайшей точностью углы между гран ми обртзцовой призмы, калибруют с по мощью микро-ЭВМ 18 показани  образцового КГЛ 4Мкгл (см. фиг. 3) с частотой, равной произведению числа оборо.ов ь 1 с образцовой призмы на число ее i раыей. Затем устанавливают деталь 6, измерительный КГЛ 7 и вращают на поворотном столе 8 с помощью привода 9, электрически управл емого через интерфейс 20 с помощью микро-ЭВМ 18. Далее снимают показани  с нуль-индикатора 11 поворотного стола 8. пропорциональные углу между каждой гранью образцовой призмы 5, по зналс  ни с показани ми нуль-индичатора 10 основани . Определ ют сектор прецизионных измерений угла между оптическими ос ми нуль-индикатора 10 осносачи  и нупь-инди катора 11 поворотного стола с помощью датчиков положени  12 первой грани образцовой призмы 5 (см. фш. 2). Далее пересчитывают калиброванные показани  образцового КГЛ 4 и нуль-индикаторов 10 и 11 в угол поворота детали б относительно основани  1 следующим образом (см. фиг. 2 и 3).

С нуль-индикатора 10 снимают импульсы согласно временной диаграмме дл  Uio с частотой, равной v,

,(1)

где п - число оборотов ротора 2 в 1 с; N - число граней призмы 5, С образцового КГЛ Л снимают импульсы Мобр, пропорциональные углу поворота ©ротора 2 в инерциальном пространстве, и вычитают угол вращени  Земли. Затем калибруют показани  образцового КГЛ 4 Мобр как за период Г вращени  (см. фиг. 3) по номинальному значению Мобр 2 л К 2 106имп., где К - масштабный коэффициент, так и за

врем  ДТН/U смены граней образцовой призмы 5 (углу между гран ми з оанее известны с высокой точностью). С нуль-индикатора 11 поворотного стола снимают импульсы согласно временной диаграмме

и ц. Далее заполн ют с помощью микро- ЭВМ временные промежутки дл  Uio и Он смпульсами U4. Причем разность временных интервалов одноименных граней (см. фиг 3) пропорциональна углу а между опшческими ос ми нуль-индикаторов основани  10 и поворотного стола 11

а- 2л:ЛМобр/Мобр ,(2)

где АЧ обр - число и л пульсов образцового КГЛ 4, сн тых за прс ежуток времени, соответгтвующий обходу одной из граней образцовой призмы от оптической оси н/ль : т икатора 10 основани  до оптической чей нул1-индикалра 11 поворотного стола, (27T п) .(3)

Ј овчзистем, что деталь жестко закреплена на поворотном стопе с нуль-индикатором 11, а нуль-индикатор 10 жестко закреплен на основании, то угол между их оптическими ос ми соответствует углу меж/;у базовой меткой основани  и базовой меткой основани  и базовой меткой поворотного стола. Таким образом добиваютс  прецизионного измерени  (с уровнем точности выше 0,2) угла поворота детали 6 относительно основанкч 1, Данна  последовательность операции обеспечивает прецизионное измерение углов поворота детали. Однако частота опроса информации об угле при малых угловых скорост х врэще :и  детали не пресышает величины п N, т. е. имеет пор док не более 64 Гц при использовании 32-гранной призмы. При увеличении скорости вращени  детали 6 в из травлении вращени  ротора 2 до величины со «меримых др/г с другом час гота VK опроса

N ожет уменьшатьс  до нул  в соответствии с выражением

VK (Г1обр-Пдет) N.(4)

где Побр - число оборотов в 1 с образцовой

угловой мери;

Пдет - число оборотов в 1 с детали;

N - число меток образцовой угловой меры .

Следовательно, дл  обеспечени  измерени  углов поворота детали при скорост х, больших, чем углова  скорость вращени  ротора, необходимо мен ть знак угловой скорости вращени  ротора. В этом случае частота опроса в соответствии с выражением (4) возрастет вдвое. Дальнейшее увеличение угловой скорости детали б будет приводить к дальнейшему росту частоты опроса . Управление знаком угловой скорости вращени  ротора 2 осуществл етс  с помощью микро-ЭВМ 18, интерфейса 19 и привода 3 ротора. Информаци  о знаке вращени  образцового КГЛ 4 выдел етс  в блоке 14 системы предварительной обработки информации и через интерфейс 15 передаетс  в микро-ЭВМ 18. Смена знака вращени  ротора 2 производитс  при приближении угловой скорости детали 6 к угловой скорости ротора 2. Увеличение частоты опроса до величин пор дка 20 кГц и более необходимо дл  построени  на базе предлагаемой совокупности признаков цифровых систем автоматического регулировани  и управлени  угловыми положени ми детали. Наиболее простым путем  вл етс  увеличение n-числа оборотов ротора и N-числа меток образцовой угловой меры. Однако увеличение п возможно лишь путем понижени  чувствительности образцового КГЛ 4. Число оборотов, равное 2 об/с выбрано из того соображени , что электронный тракт образцового КГЛ 4 частоту более 2 МГц не пропустит.

Увеличение п при сокращении верхней частоты тракта возможно лишь при уменьшении уровн  чувствительности образцового КГЛ 4, что ведет к снижению уровн  точности измерени , противоречивых цели изобретений. Увеличение числа меток образцовой меры 5 также ограничиваетс  возможност ми аттестации угловой меры с точностью пор дка 0,01+0,03 . На сегодн 

самый высокий уровень точности получен на Государственном эталоне, представл ющем собой 24-гранную призму. Таким образом , увеличение частоты опороса дл 

расширени  динамики управлени  деталью без ввода измерительного КГЛ 7, установленного вместе с деталью 6 на поворотном столе 8, может привести к снижению уровн  точности управлени  деталью. Одновременное использование образцового 4 и измерительного 7 КГЛ, а также последующа  калибровка их показаний позвол ет одновременно повысить уровень точности воспроизведени  параметров вращени  детали

и существенно расширить динамические возможности систем.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  воспроизведени  пара

   метров вращени  детали, содержащее осно вание, ротор, привод ротора, измерительный кольцевой газовый лазер, индикатор положени  основани , блок обработки информации, датчики положени  и измерительный блок,

   отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно дополнительно содержит поворотный стол, индикатор положени  поворотного стола, привод поворотного стола, образцовый кольцевой

   газовый лазер и образцовую угловую меру, причем деталь установлена на поворотном столе, индикаторы положени  поворотного стола и основани  оптически сопр жены с образцовой угловой мерой, образцовый

   кольцевой газовый лазер и образцова  углова  мера установлены на роторе, а измерительный кольцевой газовый лазер - на поворотном столе, выходы индикаторов положени , датчиков положени , измерительного и образцового кольцевых лазеров соединены с информационными входами измерительного блока, управл ющий выход которого подключен к входу привода поворотного стола, выход которого соединен с

   входом привода ротора.

   10

   11

   8

   Фиг. 2

   v