[其他]自動標定的脈沖發生器測量裝置

無效

• 申請號: 86207382
• 申請日: 1986-09-25
• 公開（公告）號: CN86207382U
• 公開（公告）日: 1987-09-09
• 發明（設計）人: 陳奇明;史維祥;李芄栯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01P3/36;G01P15/00
• 代理公司: 西安交通大學專利事務所
• 代理人: 劉國智

本實用新型是長行程的位移、速度、加速度自動測量裝置。

在現有的長行程的位移、速度、加速度自動測量裝置中，一般都采用數字式旋轉脈沖發生器。直線運動的被測物通過滾輪將直線運動轉換成旋轉運動并帶動旋轉脈沖發生器產生一系列脈沖，計數器計得的只是脈沖數。單位長度的脈沖數的標定與滾輪直徑大小、脈沖發生器每轉脈沖數有關，特別是滾輪直徑的磨損影響測量精度。

本實用新型是在上述測量裝置的基礎上增加二個按定距離安裝的光電開關。經計算機或數字電路的處理后，可自動實現單位長度的脈沖數的標定，進而可得到以長度為單位的測量結果。

這種測量裝置的工作原理如圖1所示，被測運動物體（1）由右向左作直線運動時，被測物體（1）緊壓的滾輪（2）隨著轉動，并帶動旋轉脈沖發生器（3）發出相應轉角的脈沖數。旋轉脈沖發生器（3）使用較廣泛的有光電式、發電機式等。光電式的精度較高，每轉可達數千脈沖。滾輪（2）的外徑與帶動它的物體所走過的距離有關，通過滾輪的周長將物體的位移轉換成旋轉角。為使滾輪（2）與被測物體（1）之間不產生打滑現象，通常需給其施加一個較大的摩擦力。這個摩擦力會使滾輪（2）磨損以致直徑變小，這樣會引起一定位移的脈沖數增加，從而造成測量精度的下降。

本實用新型是在被測物體（1）的前進方向的兩側安裝兩個高靈敏、窄視覺的光電開關（4）和（5），光電開關（4）和（5）是由一個發光端和一個接收端組成，發光端的點光源產生的光徑透鏡和寬度為a的窄縫形成一束狹窄的平行光束，透過接收端的窄縫再經透鏡聚焦后被光電敏感元件接收。當被測物體沒有擋住光束時，光電敏感元件的整形放大電路的輸出為低電平。反之，若被測物體擋住光束，則輸出為高電平。為了提高測量精度，窄縫a宜小為好，光電敏感元件和整形放大電路宜用響應速度快的元件和電路。如圖1所示，二個光電開關（4）和（5）相隔距離為L毫米，當被測物體（1）帶動旋轉脈沖發生器（3）通過第一個光電開關（4）時的一瞬間，光電開關（4）的放大整形電路（6）的輸出電平由低變高，而在被測物體擋住第二個光電開關（5）時，放大整形電路（7）又可以產生另一個輸出電平信號。這二個信號輸給計算機或數字電路（8），經處理后即可實現自動標定。

圖1中的虛線框（8）是數字電路部分，它的工作原理是：第一個光電開關（4）的放大整形電路（6）的輸出電平由低變高時使計數器（9）清零，第二個光電開關（5）的放大整形電路（7）的輸出電平由低變高時使觸發或鎖存單元（10）讀入被測物體（1）在移動L毫米距離中旋轉脈沖發生器（3）發出的脈沖數△h，△h脈沖數除以L毫米可得到單位長度的脈沖數標定值。在此為兩個光電開關（4）和（5）之間的距離L做一特殊規定；如果計數器采用二進制，則L定為2^d毫米（d＝1，2，3，…）；若計數器采用十進制，則L定為10^d毫米（d＝1，2，3，…）；這樣就能很方便地確定標定值的小數點位置。若把△h看作整數，那么只把小數點的位置向左移動d位，這個數就是單位毫米的脈沖數的標定值。通過譯碼驅動電路（12）在標定值顯示器（14）上顯示出來。d在安置兩個光電開關（4）和（5）的距離時就確定了，在電路和顯示中也已作規定，不需進行運算，故十分方便。若在圖1中的（8）中增加數字計算單元（11），根據這個標定值就可直接得到任意時刻的以長度毫米為單位的位移值，并通過譯碼驅動電路（13）在顯示器（15）上顯示出來。

如果圖1中的（8）采用廉價的微處理器代替，可增加和完善測試功能。在軟件的支持下任意一個光電開關（4）或者（5）輸出信號時，計算機讀入可逆計數器的脈沖數，減法運算后可得任意方向的｜△h｜脈沖數，這樣測試方向和起點都可任意確定。加上單位時間間隔的采樣，很容易獲得以長度為單位的位移，速度和加速度的值。

本實用新型標定值僅與兩光電開關（4）和（5）之間的距離L及被測物體（1）經過這段距離的脈沖數有關，而與滾輪直徑大小和旋轉脈沖發生器（3）的每轉脈沖數無關。在此測試裝置中滾輪（2）的摩損不會引起測量誤差，因而提高了測試精度。另外每轉脈沖數不同的旋轉脈沖發生器（3）和直徑大小不同的滾輪（2）可以任意調換，提高了部件的通用性。標定值小數點定位方便、顯示結果直觀。可廣泛應用于各種旋轉式脈沖發生器測量長行程直線運動的位移、速度、加速度的儀器和裝置中，例如鋼管、金屬型材、數控機床等等。