Многокоординатный измеритель

 

Изобретение относится к точному машиностроению , а именно к приборам для многокоординатных измерений. Целью изобретения является повышение информативности . При перемещении одного обьекта, на котором установлена втулка, относительно другого, на котором установлен карданов подвес со спицей на внутренней рамке, происходят перемещения спицы во втулке и поворот рамок. Параметры перемещения фиксируются датчиками углов и датчиком линейного перемещения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 6 01 С 23/00; 21/00

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4896424/22 (22) 25.12.90 (46) 23.08.93, Бюл, М 31 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г.Е.Ануприенко, Ю.Н.Савенко, Ю.Н.Рудык, Ю,А.Карпачев, А.Н.Клименко и Л.M,Чаус

P3) Киевский политехнический институт (56) Литвин-Седой М.3, Управление космическими кораблями. Иэд. МГУ, M.: 1967, с, 250-251.

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения координат точек твердого тела в пространстве.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей измерения путем замера линейных перемещений.

На фиг. 1 изображена конфигурация 2координатного измерителя линейных перемещений с втулкой, одетой на спицу и укрепленной на подвижном объекте; на фиг.

2 — 2-координатный измеритель линейных перемещений с втулкой, установленной в трехстепенном шарнире; на фиг. 3 — 3-координатный измеритель линейных перемещений с телескопической спицей и датчиком линейных перемещений.

Устройство выполнено следующим образом. По осям наружной рамки 1 и внутренней рамки 2 карданова подвеса

„„!ЖÄÄ 1836623 А3 (54) МНОГОКООРДИНАТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к точному машиностроению, а именно к приборам для многокоординатных измерений. Целью изобретения является повышение информативности. При перемещении одного объекта, на котором установлена втулка, относительно другого. на котором установлен карданов . подвес со спицей на внутренней рамке, происходят перемещения спицы во втулке и поворот рамок. Параметры перемещения фиксируются датчиками углов и датчиком линейного перемещения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. установлены датчики угла 3 и 4 соответственно, К внутренней рамке 2 прикреплена спица 5. Спица 5 входит в цилиндрическое отверстие втулки 6, которая прикреплена к подвижному обьекту 7 в том месте, линейные координаты которого необходимо измерять. СО

На фиг. 1 показана правая неподвижная (Д прямоугольная система координат OXYZ. В ис- Q ходном состоянии оси ОХ и OY.ñîâïàäýþò с О осями наружной 1 и внутренней 2 рамок карданова подвеса, а ось 02- с осью спицы 5.

Устройство ма фиг. 1 работает следующим образом. Перемещение объекта 7 вдоль оси 02 не иаменлет положение рамок ) В карданова подвеса, т,к. втулка 6 просто ne- . Q ремещается вдоль спицы 5. При перемещении объекта 7 по направлению. оси OY происходит поворот внешней (наружной} рамки f карданова подвеса вокруг оси ОХ, на выходе датчика угла 3 появляется сигнал

1836623 (8) 10 (2) (10) Х= ОАо

30

Y =-OAo

OA OA<,+Л, U1= K1Pt (1) где K1 — коэФФициент пропорциональности (крутизна); уъ — угол поворота наружной рамки 1 относительно оси ОХ.

Величина линейного перемещения с учетом направления вдоль оси OY определяется из выражения:

У =- -ОАМп + = - ОМ1п —, U1

К1 где OA — расстояние от начала координат О до точки A объекта.

Аналогично определяется величина линейного перемещения точки А объекта при ее перемещении только вдоль оси ОХ (только здесь будет знак плюс):

Х = OAsin р = OAsin —, (3)

0г К2 где уЪ вЂ” угол поворота внутренней рамки 2 относительно оси ОУ;

0z u Kz — выходной сигнал и крутизна датчика угла 4. °

В общем случае. когда точка А совершает одновременно сразу три линейных перемещения вдоль осей ОХ, OY и OZ, координаты X, Y u Z точки А в неподвижной системе координат OXYZ определяются из следующих выражений:

Х =- OAsin уЪ = OAsin —; (4)

02.

Кг

Y =- -OAcos уъз1п p:= -OAcos — з1п —; (5)

0г U1, Кг K1

Z = OAcos p cos + = OAcos — cos —. (6)

Uz 01

К2 К1

Поскольку в данном устройстве расстояние ОА не измеряется и принимается равным ОАо (расстояние ОА в исходном состоянии), а при перемещении точки А в пространстве величина ОА вдействительности переменная, то устройство вносит малую инструментальную погрешность только при малых углах поворот наружной 1 и внутренней 2 рамок карданова подвеса, когда относительное изменение расстояния OA невелико по отношению к исходному состоянию ОАо (невелики координаты X и Y).

При увеличении расстояния на некоторую величину Л при повороте только внутренней рамки

Х = OAosln- — + Лsin-к-.

0г 02

2 2

За измеряемую величину принимается только первый член в правой части (8), а второй — инструментальная погрешность.

Относительная ошибка инструментальной погрешности равна

К

° Я (9)

+ „ ) 1 2 . ) Ао + " Кг т,е. при больших длинах спицы ОАо и малых

Л по сравнению с ОАо относительная ошибка будет невелика. В этом случае при малых углах поворота наружной и внутренней ра20 мок, когда можно считать sin -7 — и sin—

Uz U1

Кг К1

02 01 02 соответственно равными и, cos К -1 и cos — = 1, координаты Х и Y определяют01

К1 ся с учетом (4) и (5) из простых выражений

Недостатком устройства, изображенно35 ro на фиг. 1, является то, что диаметр спицы

5 должен быть меньше, чем диаметр цилиндрического отверстия втулки 6, так как иначе при перемещениях точки А будет иметь место заклинивание. Большие перемеще40 ния требуют и большого зазора (люфта), который по существу является зоной неопределенности или ошибкой измерения.

Для устранения. этого недостатка втулка 6 устанавливается дополнительно в трехсте45 пенном шарнире, как показано на фиг. 2, где

5 — спица, 6,— втулка с шаровой внешней поверхностью, 8 — обойма. Обойма 8 и втулка 6 с шаровой внешней поверхностью образуют трехстепенной шаровой шарнир.

50 При перемещениях объекта 7, как линейных так и вращательных, заклинивания спицы 5 во втулке 6 уже не будет дана при малых зазорах между поверхностью спицы 5 и цилиндрической поверхностью втулки 6, так

55 как ось втулки 6 будет самоустанавливаться вдоль оси спицы 5.

Недостатком устройства с установкой втулки в трехстепенном шарнире является то, что при больших перемещениях, в частности вдоль оси 02, изменяется величина

1836623

При наличии датчика линейных перемещений 9 определяется величина (12) OA = ОАо+ —, U3

Фиг.5

Составитель Г,Ануприенко

Техред М. Моргентал Корректор H.ÊåUJåëÿ

Редактор Т,Куркова

Заказ 3018 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

ОА, а неучет ее изменения, как было ранее показано, приводит к инструментальной .ошибке.

Для устранения этого недостатка, как показано на фиг. 3, спицу 5 выполняют те- 5 лескопической и снабженной датчиком линейных перемещений 9, установленном на неподвижной части спицы 10, а подвижная . часть спицы 11 жестко соединена с втулкой

6, установленной в шарнире. 10 где Оз и Кз — выходной сигнал и крутизна датчика линейных перемещений 9. В этом случае измеряются сразу три координаты Х, 20

У и Z точки А объекта 7 согласно выражений соответственно (4), (5) и (6) с учетом (12).

Формула изобретения

1. Многокоординатный измеритель. содержащий установленный в корпусе карданов подвес с внутренней и наружной рамками, датчики углов, монтированные по осям рамок, и спицу. закрепленную на внутренней рамке, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя путем замера линейных перемещений, он снабжен втулкой, одетой на спицу и монтируемой на подвижном объекте.

2. Измеритель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что втулка установлена в трехстепенном шарнире.

3, Измеритель по гп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что спица выполнена телескопической и снабжена датчиком линейных перемещений, установленным на неподвижной части спицы, а подвижная часть жестко соединена с втулкой. установленной в шарнире.