Способ определения смещений сечений крупногабаритных конструкций

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения координат точек изделия на плоскости, например, при исследовании деформации конструкций, в частности деформации элементов конструкции летательного аппарата. Способ обеспечивает одновременное определение также и угла закручивания. Способ измерения смещений сечений крупногабаритных конструкций заключается в том, что устанавливают источник излучения на контролируемом сечении конструкции, размещают экран с координатной сеткой вне конструкции и измерение смещений производят по положению изображений источника в плоскости экрана, а также используют источник крестообразной формы, излучение которого проецируют в плоскость экрана, продолжают прямые, представляющие собой изображение источника до пересечения со сторонами координатной сетки, смещение определяют по перемещению изображения центра источника, а об угле закручивания судят по углу наклона прямых, продолжающих изображение источника относительно начального положения координатной сетки. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения координат точек изделия на плоскости, например, при исследовании деформации конструкций.

Известен способ определения координат точек объекта, заключающийся в том, что при одномерном поступательном перемещении последовательно совмещают с исследуемой точкой объекта оба штриха косо расположенного перекрестия, регистрируя величину перемещения, и вычисляют координаты точки объекта [1] Указанный способ обладает рядом недостатков, обусловленных ручным механическим совмещением косо расположенного перекрестия измерительного устройства с исследуемой точкой конструкции и невозможностью одновременного измерения двух координат точки, что не позволяет производить измерения быстроменяющихся перемещений конструкции, а также определение его углового перемещения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения смещений сечения высотного сооружения, заключающийся в том, что для измерения линейных и угловых колебаний высотного сооружения используют лазерный источник излучения, устанавливаемый совместно с лазерным отвесом на контролируемом сечении сооружения, проектируют их излучение на экран с координатной сеткой, устанавливаемой у основания сооружения, перпендикулярно направлению лазерного отвеса и о линейных колебаниях контролируемого сечения судят по разности между следами световых пятен на экране в начальный и текущий моменты времени, а углы поворота контролируемого сечения находят как отношение разности координат световых пятен на экране между источником лазерного излучения и лазерным отвесом в текущий момент времени к высоте контролируемого сечения [2] Способ характеризуется недостаточной информативностью вследствие невозможности одновременной регистрации как смещения, так и угла закручивания сечений крупногабаритных конструкций.

Задача изобретения повышение информативности за счет измерения также и угла закручивания.

Для этого в способе измерения смещений сечений крупногабаритных конструкций, заключающемся в том, что устанавливают источник излучения на контролируемом сечении конструкции, размещают экран с координатной сеткой вне конструкции и измерение смещений производят по положению изображений источника в плоскости экрана, используют источник крестообразной формы, излучение которого проецируют в плоскость экрана, продолжают прямые, представляющие собой изображение источника до пересечения со сторонами координатной сетки, смещение определяют по перемещению изображения центра источника, а об угле закручивания судят по углу наклона прямых, продолжающих изображение источника относительно начального положения координатной сетки.

На фиг.1 представлена принципиальная схема, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 координатная рамка и следы падения лучей источника света.

На фиг. 1 показаны источник 1 света крестообразной формы, исследуемое сечение конструкции 2, оптическая система 3, координатная рамка 4, закрепленная на недеформированном сечении конструкции.

Измерение смещений осуществляют следующим образом.

Излучение источника 1 света крестообразной формы проецируют с помощью оптической системы 3 на плоскость координатной рамки 4, установленной на недеформируемой части конструкции, получают четыре точки пересечения этого изображения со сторонами координатной рамки, однозначно определяющие положение двух прямых, проходящих через каждые две противоположно располагающиеся точки. При смещении исследуемого сечения происходит перемещение установленного на нем источника 1 света, а соответственно, и его изображения в плоскости координатной рамки 4 (фиг.1 и 2).

При этом задача определения перемещений исследуемого сечения трансформируется в задачу определения изменения координат центра изображения крестообразного источника 1 света точки О₂ пересечения двух прямых, проходящих через A и B, C и D, соответственно, в системе координат YO₁Z, фиг.2).

Уравнение прямой, проходящей через две точки, имеет вид , где Z,Y искомые координаты точки О₂ в системе координат YO₁Z; Y₁Z₁, Y₂Z₂ координаты двух точек, определяющих положение прямой на плоскости.

Искомые координаты определяются уравнениями Z 0,5(m+n)-b + 0,5-m , Y · Z+0,5(m+n)-m, где a,b длины сторон координатной рамки; c,d,m,n координаты точек A,B,C,D, являющихся точками пересечения прямых, пpодолжающих изображение источника 1 света со сторонами координатной рамки 4 (фиг.1 и 2).

Точки A,B,C и D имеют координаты A(-0,5a, m); B(0,5a, n);
C(c, 0,5b);
D(d, -0,5b), определяемые следующим образом:
m Y' Y_o',
n Y" Y_o",
c Z' Z_o',
d Z" Z_o", где Y', Y", Z', Z" координаты точек A,B,C,D в системе, связанной с координатной рамкой, с центром в точке О;
Y_o', Y_o", Z_o', Z_o" координаты точек пересечения осей О₁Y и О₁Z со сторонами координатной рамки.

Угол закручивания исследуемого сечения определяется углом наклона α одной из прямых, продолжающих изображение крестообразного источника 1 света до пересечения со сторонами координатной рамки 4, относительно начального ее положения и вычисляется по формуле
α arctg

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЙ СЕЧЕНИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, заключающийся в том, что устанавливают источник излучения на контролируемом сечении конструкции, размещают экран с координатной сеткой вне конструкции и измерение смещений производят по положению изображений источника в плоскости экрана, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности за счет измерения также и угла закрусивания, используют источник крестообразной формы, излучение которого проецируют в плоскость экрана, продолжают прямые, представляющие собой изображение источника до пересечения со сторонами координатной сетки, смещение определяют по перемещению изображения центра источника, а об угле закручивания судят по углу наклона прямых, продолжающих изображение источника относительно начального положения координатной сетки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2