Устройство для измерения параметров положения объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для осуществления манипуляторов промышленных роботов. Устройство содержит блок из трех идентичных датчиков расстояния с гиперболическими функциями преобразования, установленных параллельно друг другу. Средний датчик установлен со смещением вдоль оси его чувствительности относительно крайних датчиков. Все датчики через соответствующие преобразователи подключены к вычислительному блоку. Предлагаемое устройство позволяет определить как расстояние от блока датчиков до объекта, так и угловое смещение блока датчиков относительно поверхности объекта. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для очувствления манипуляторов промышленных роботов.

Известно устройство для измерения положения движущихся изделий по а.с. N 1116302, МПК G 01 B 7/14, которое позволяет контролировать неэлектрические величины по сигналам, полученным от взаимодействия объектов контроля с электромагнитными полями. Устройство состоит из генератора высокочастотного напряжения, подключенного к электромагнитному преобразованию линейных и угловых перемещений объекта. Канал измерения линейных перемещений аналогичен каналу измерения угловых перемещений. Они состоят из усилителей, амплитудных детекторов и импульсных вольтметров. Выход детектора канала контроля угловых перемещений соединен с детектором максимума, состоящим из последовательно соединенных дифференцирующего блока, нуль-органа и схемы совпадения, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента, установленного между детектором и импульсным вольтметром канала контроля угловых перемещений.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная его высокой чувствительностью к изменению параметров окружающей среды и контролируемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является устройство для измерения радиального отклонения прецессирующего вала по а.с. N 1562674, МПК G 01 B 7/00, включающее блоки из двух идентичных датчиков расстояния с гиперболическими функциями преобразования, установленных параллельно с образцовым смещением x_t вдоль их осей чувствительности и подключенных через соответствующие измерительные преобразователи к вычислительному устройству.

К недостаткам известного устройства можно отнести ограничения, связанные с неудобствами установки на манипуляторе робота, и недостаточную информативность, связанную с отсутствием на его выходе информации об угловом положении объекта относительно манипулятора.

Заявляемое техническое решение направлено на создание устройства для измерения параметров положения объекта, обладающих широкой областью применения и высокой информативностью об угловой ориентации объекта. Для этого в устройстве для измерения параметров положения объекта, содержащем блок из двух идентичных датчиков расстояния с гиперболическими функциями преобразования, установленных параллельно с образцовым смещением один относительно другого вдоль их осей чувствительности и подключенных через соответствующие измерительные преобразователи к вычислительному устройству, введен третий датчик расстояния, идентичный первым двум и установленный симметрично второму относительно первого, который через соответствующий измерительный преобразователь также подключен к вычислительному устройству, реализующему функции где l - информативная компонента, характеризующая расстояние от блока датчиков до объекта без учета углового смещения; γ - информативная компонента, определяемая отклонением положений крайних датчиков, 2-го и 3-го, относительно среднего расстояния до объекта в результате углового смещения; x_t - образцовое смещение 2-го и 3-го датчиков относительно 1-го в направлении их осей чувствительности; y₁, y₂, y₃ - сигналы на входах вычислительного устройства, определяемые выражениями
где K - коэффициент чувствительности соответствующих измерительных каналов, зависящий от параметров преобразователей, меняющихся от параметров окружающей среды и объекта.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения параметров положения объекта.

Устройство содержит блок 1 с тремя идентичными датчиками 2-4 расстояния, жестко закрепленными на блоке 1 и подключенными через соответствующие измерительные преобразователи 5-7 к вычислительному устройству 8. Датчики 2-4 ориентированы в одном направлении, причем один из них 2, занимающий в блоке 1 центральное положение, смещен в направлении его оси чувствительности относительно двух боковых - 3 и 4 - на образцовую величину x_t. Вычислительное устройство 8 работает по измерительно-вычислительным алгоритмам, реализующим функции (1), (2), либо программное, либо аппаратно.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении блока 1 датчиков 2-4 относительно объекта на выходах измерительных преобразователей 5-7, подключенных соответственно к датчикам 2-4 получают сигналы



которые поступают на входы вычислительного устройства 8. Вычислительное устройство их обрабатывает в соответствии с алгоритмом (1) и (2) и выдает на выход информацию, характеризующую соответственно расстояние от блока 1 датчиков до контролируемого объекта и отклонение блока от нормального положения (нормали к объекту).

Использование изобретения расширяет область применения устройства за счет обеспечения возможности установки его на манипуляторе робота и повышает информативность за счет получения информации об угловой ориентации объекта относительно манипулятора.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров положения объекта, содержащее блок из двух идентичных датчиков расстояния с гиперболическими функциями преобразования, установленных параллельно с образцовым смещением вдоль их осей чувствительности на величину x_t, которые через соответствующие измерительные преобразователи подключены к вычислительному устройству, отличающееся тем, что блок снабжен третьим датчиком расстояния, идентичным первым двум и установленным симметрично второму относительно первого, который через соответствующий измерительный преобразователь также подключен к вычислительному устройству, реализующему функции


где l - информативная компонента, характеризующая расстояние от блока датчиков до объекта без учета углового смещения;
γ - информативная компонента, определяемая отклонением положений крайних датчиков относительно среднего расстояния до объекта в результате углового смещения;
y₁, y₂, y₃ - сигналы на входах вычислительного устройства, определяемые выражениями



где k - коэффициент чувствительности соответствующих измерительных каналов, зависящий от параметров преобразователей, меняющихся от параметров окружающей среды и объекта.

РИСУНКИ

Рисунок 1