Многокоординатный измеритель — SU 1836623 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АЗ 9) (1) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АТЕНТУ Устройство относ технике и может быть мерения координат т пространстве.Целью изобретен ние функциональных ения и тем заме тся к измерительной использовано для изчек твердого тела в я является расширеоэможностей иэмелинейных переменых переспицу и те; на фиг.линейных вленной в 3 -3-коор- еремеще- датчиком ующим оби внутрен- подвеса ГГОСУДАРСТВЕНК)Е ПАТЕНТНО ВЕДОМСТВО СССР(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.М,Ча(73) Киевский политехнический институт(56) Литвин-Седой М.Э, Управление космическими кораблями. Иэд. МГУ, М.: 1967, с,250-251. вР У ращений.На фиг. 1 изображена конфикоординатного измерителя линеймещений с втулкой, одетой наукрепленной на подвижном объек2 - 2-координатный измерительперемещений с втулкой, устанотрехстепенном шарнире; на фиг,динатный измеритель линейных иний с телескопической спичей илинейных перемещений.Устройство выполнено следразом, По осям наружной рамки 1ней рамки 2 карданова 5)5 6 01 С 23/00; 21/00(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 изме- ф рять. СОНа фиг. 1 показана правая неподвижная (Д прямоугольная система координат ОХИ, В ис- Ое, ходном состоянии оси ОХ и ОУ,совпадают с О осями наружной 1 и внутренней 2 рамок карданова подвеса, а ось ОЕ - с осью спицы 5.Устройство на фиг. 1 работает следующим образом. Перемещение объекта 7 адель оси ОЕ не изменяет положение рамок )Н карданова подвеса, т,к. втулка 6 просто пе- . (,Д ремещается вдоль спицы 5. При перемещении объекта 7 по направлению оси ОУ происходит поворот внешней (наружной) рамки 1 карданова подвеса вокруг оси ОХ, на выходе датчика угла 3 появляется сигналОА - ОАр+ Л,01= К 1 Ъ (1) где К 1 - коэФФициент пропорциональности (крутизна),уъ - угол поворота наружной рамки 1 относительно оси ОХ.Величина линейного перемещения с учетом направления вдоль оси ОУ определяеся из выражения: У =. -ОАз 1 п ъ = - ОАз 1 п --01 К 1где ОА - расстояние от начала координат О до точки А объекта.Аналогично определяется величина линейного перемещения точки А объекта при ее перемещении только вдоль оси ОХ (только здесь будет знак плюс): Х = ОАз 1 п р = ОАз 1 п - , (3)Ог К 2 где дЪ - угол поворота внутренней рамки 2 относительно оси ОУ;02 и К 2 - выходной сигнал и крутизна датчика угла 4.В общем случае. когда точка А совершает одновременно сразу три линейных перемещения вдоль осей ОХ, ОУ и ОЕ, координаты Х, У и Е точки А в неподвижной системе координат ОХУУ определяются из следующих выражений: Х .= ОАз 1 п уЪ = ОАз 1 п - ; (4)Ог, Кг У .= -ОАсоз уЪз 1 п уъ:= -ОАсоз - з 1 п - ; (5)Ог 01, Кг К 1 2 = ОАсоз р соз фн = ОАсоз - соз - . (6)Ог 01 К 2 К 1 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 толью при малых углах поворот наружной 1 и внутренней 2 рамок карданова подвеса, когда относительное изменение расстояния ОА невелико по отношению к исходному состоянию ОАо(невелики координаты Х и У).При увеличении расстояния на некоторую величину Л при повороте только внутренней рамки Х = ОАоз 1 п- - + Дз 1 п . Ог Ог 2 2За измеряемую величину принимается только первый член в правой части (8), а второй - инструментальная погрешность.Относительная ошибка инструментальной погрешности равна КЯ(9) +Д) 2 .ЮО +ЪКг т,е. при больших длинах спицы ОАв и малых Д по сравнению с ОАо относительная ошибка будет невелика. В этом случае при малых углах поворота наружной и внутренней ра мок, когда можно считать з 1 п -7 - и з 1 п -Ог 01 Кг К 102 01 02соответственно равными, и соз К -1 и соз - =1, координаты Х и У определяют 0125 К 1ся с учетом (4) и (5) из простых выражений Недостатком устройства, иэображенно го на фиг. 1, является то, что диаметр спицы5 должен быть меньше, чем диаметр цилиндрического отверстия втулки 6, так как иначе при перемещениях точки А будет иметь место эаклинивание. Большие перемеще ния требуют и большого зазора (люфта), который по существу является зоной неопределенности или ошибкой измерения.Для устранения. этого недостатка втулка 6 устанавливается дополнительно в трехсте пенном шарнире, как показано на фиг. 2, где5 - 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 линейныхтак 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 самоустанавливатьсявдоль оси спицы 5,Недостатком устройства с установкойвтулки в трехстепенном шарнире является то, что при больших перемещениях, в частности вдоль оси 07, изменяется величина(12) ОА = ОАо+Оэ фиг, ЪСоставитель Г,АнуприенкоРедактор Т,Куркова Техред М. Моргентал Корректор Кешеля акаэ 3018 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат ент", г. Ужгород, ул.Гагарин 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 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 При наличии датчика линейных перемещений 9 определяется величина где Оз и Кз - выходной сигнал и крутизнадатчика линейных перемещений 9, В этомслучае измеряются сразу три координаты Х, 20У и 2 точки А объекта 7 согласно выраженийсоответственно (4), (5) и (6) с учетом (12).Х 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воз. можностей 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 ющ и й с я 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.