- время вращения марки;
Источник: Наземное лазерное сканирование, Новосибирск: СГГА, 2009 - 261 с.
При автоматизации угловых измерений выделяют следующие основные способы [1, 2]:
Вся совокупность средств и способов автоматизации угловых измерений по принципу считывания направлений или измерения углов подразделяется на две группы [1, 2]:
– позиционные (абсолютные) способы, в которых направление (позиция) считывается с диска (лимба) в градусной мере. Угол получается как разность двух отсчетов;
- накопительные (относительные) способы, в которых угол измеряется в результате накопленной суммы импульсов между начальной (стартовой) и конечной (стоповой) сторонами угла.
Кодовые диски с масками числовых шкал. В данном способе лимб, с которого считывается угловая величина, представляет собой кодовый диск, на котором нанесена сисгема кодовых дорожек, состоящих из отдельных элементов типа «да-нет». Расположение этих элементов таково, что они в определенном коде зашифровывают измеряемую угловую величину, при этом каждая дорожка выражает один разряд в значении измеряемого угла. Количество дорожек и последовательность расположения элементов в них зависят от выбранного кода и точности измерения угловых величин. Считывание кода производится оптическим способом. Данный способ измерения углов относится к абсолютным [1, 2, 3].
Импульсные диски. Сущность импульсного способа измерения углов состоит в том, что величина угла определяется количеством импульсов (инкрементов, являющихся последовательностью штрихов и интервалов между ними - элементов типа «да-нет»), укладывающихся на дуге окружности, заключенной между двумя сторонами угла. Этот способ основан на использовании штрихового растра - системы радиальных штрихов, наносимых на внешнем крае лимба или алидады через одинаковые интервалы. Данный способ измерения углов принадлежит к числу относительных [1, 2, 3].
Электроиндуктивные способы. Эти способы основаны на принципе, аналогичном применяемому в генераторах переменного тока. В системах, основанных на электроиндуктивном способе измерения углов, статором является круглая пластина с впечатанным (впрессованным) проводником постоянно направленного напряжения. Устройство такого типа называется индуктосином. Над статором вращается ротор, также с впрессованным проводником. При вращении ротора возникает ток, частота которого зависит от числа полюсов статора. Индуктосины могут быть амплитудными, когда схема питания статора обеспечивает постоянство фазы выходного напряжения и изменение амплитуды напряжения, снимаемого с ротора, пропорционально его углу поворота, а также фазовыми, когда амплитуда напряжения, снимаемого со статора, постоянна, в то время как фаза меняется в зависимости от угла поворота ротора. Фазовые индуктосины более точны, так как преобразование фазы в число осуществляется точнее [1, 2].
Временной способ. Сущность данного способа определения углов заключается в измерении времени вращения марки; которая выполняет роль отсчетного устройства. Сложность реализации временного способа состоит в необходимости создания устройства, позволяющего вращать марку со скоростью, достаточно стабильной для данного класса точности измерений. Величина измеряемого угла в данном способе определяется по формуле (1).
где - время вращения марки;
- число оборотов марки в минуту;
- радиус вращения марки.
Данный способ является разновидностью относительных.
Комбинированный способ. Данный способ в литературе называют также динамическим. В системах с комбинированным способом измерения углов имеются источник и приемник излучения, определяющий опорные направления, а также источник и приемник излучения, жестко соединенные с алидадой, задающей направление поворота лимба. При вращении лимба (диска) над фотодиодами, перекрытыми щелью, в них возникает фототок, который преобразуется в импульсы. Оба фототока, а, следовательно, и импульсы, будут сдвинуты по фазе в зависимости от количества импульсов
b . Эту разность фаз определяют с помощью подсчета импульсов между марками, связанными с лимбовой и алидадной частями. Таким образом, получают грубый отчет при измерении углов. Дробную часть отсчета находят по времени вращения марки г между импульсами двух сигналов. Этот способ можно отнести к абсолютным способам измерения углов. Он применяется в приборах, которые выступают в качестве эталонных при аттестации угломерных инструментов.
Комбинаторные шкалы. Данный способ измерения углов, является модификацией кодового. В нем ус гранены следующие недостатки: сложность изготовления дисков с несколькими кодовыми дорожками и громоздкость конструкции считывающего устройства. В комбинаторном способе используется диск с одной кодовой дорожкой, а считывание информации производится с помощью нескольких датчиков. Положение и количество считывающих датчиков подобрано так, что каждому дискретному углу поворота шкалы соответствует определенная комбинация состояний считывающих элементов, то есть кодовая комбинация.
Штриховые кодовые шкалы. Данный способ отличается от кодовых способов с числовыми шкалами тем, что информация об измеряемых углах здесь представлена в виде штрихов.
Поляризационный способ. Сущность поляризационного способа основана на известной зависимости угла поворота плоскости поляризации в лазерном пучке от угла поворота самого пучка. Основными составляющими частями поляризационного угломе-ра являются лазер с коллиматором, цилиндрическая линза, передающие и приемные (полупропускающие) зеркала, микроэлектродвигатель, объектив, поляризатор-анализатор, диафрагма, фотоприемник, алфавитно-цифровой преобразователь миниЭВМ и отражатель.
Интерференционный способ. В этом способе для угловых измерений используется явление интерференции световых волн.
В угломерных блоках НЛС применяются штриховые кодовые шкалы, кодовые диски с масками числовых кодов, импульсные диски, комбинаторные шкалы, штриховые кодовые шкалы, так как они обеспечивают высокую скорость считывания, высокую точность измерения (ошибки измерения углов составляют несколько секунд), простую конструктивную реализацию.