Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок



Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок

 


Владельцы патента RU 2523608:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (RU)

Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок заключается в горизонтировании изделия, установке на контролируемые площадки измерительных устройств, каждое из которых содержит два измерительных преобразователя, измеряющие углы отклонения от горизонта по двум взаимно перпендикулярным направлениям, измерении углов наклона каждой из площадок относительно горизонта, вычисление углов взаимной ориентации. Оси чувствительности измерительных преобразователей ориентируют вдоль базовых осей площадок, затем разворачивают ось чувствительности преобразователя, установленного на первой площадке на угол, равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2, который берется из чертежа изделия. Одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90° в азимутальной плоскости. Одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол минус 90° в азимутальной плоскости, далее отклоняют изделие относительно горизонтальной оси на угол φ3, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90°, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, затем вычисляют углы рассогласования контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, а угол азимутального рассогласования определяют из соотношений:

Δ A * = Δ A + δ A ¯ δ A ¯ = a r c t g sin ϕ 2 k ϕ 2 0 2 sin ν 2 k ν 2 0 2 a r c t g sin ϕ 1 k ϕ 1 0 2 sin ν 1 k ν 1 0 2 ,

где

ΔА* - угол азимутального рассогласования;

ΔА - угол азимутального рассогласования, взятый из чертежа изделия;

δ A ¯ - угол азимутального рассогласования, определенный в результате измерений;

- углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия;

- углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия;

- углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия;

- углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов взаимной ориентации установочных площадок под приборы научной аппаратуры летательных аппаратов, а также в машиностроении, станкостроении.

Известен способ контроля [1], включающий: установку на контролируемые площадки измерительных устройств, каждое из которых содержит два измерительных преобразователя, измеряющие углы отклонения от горизонта по двум взаимно перпендикулярным направлениям, измерение углов наклона каждой из площадок относительно горизонта, вычисление углов взаимной ориентации. Недостатком способа является то, что при больших углах азимутального рассогласования и при колебаниях основания возникают динамическая погрешность, снижающая точность измерений, и невозможность данным способом определить угол азимутального рассогласования между площадками.

Кроме способа, предложенного в [1], известны способы контроля трех пространственных угловых координат [2], основанные на применении оптико-электронных измерительных устройств. Недостатки этого метода: мал диапазон измеряемых углов ±20 уг.мин и большое рабочее расстояние 3÷6 м, что затрудняет контроль площадок, расположенных в труднодоступных местах объекта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ измерения, описанный в патенте [1].

Задачей создания изобретения является разработка способа, при использовании которого достигается технический результат, заключающийся в повышении точности измерения углового рассогласования и расширении функциональных возможностей способа, а именно возможность дополнительного измерения угла азимутального рассогласования.

Указанный технический результат достигается признаками, указанными в формуле изобретения, общими с прототипом, такими как способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок, заключающийся в горизонтировании изделия, установке на контролируемые площадки измерительных устройств, каждое из которых содержит два измерительных преобразователя, измеряющие углы отклонения от горизонта по двум взаимно перпендикулярным направлениям, измерении углов наклона каждой из площадок относительно горизонта, вычисление углов взаимной ориентации, и отличительными существенными признаками, такими как оси чувствительности измерительных преобразователей ориентируют вдоль базовых осей площадок, затем разворачивают ось чувствительности преобразователя установленного на первой площадке на угол, равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2, который берется из чертежа изделия; одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90° в азимутальной плоскости, одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол минус 90° в азимутальной плоскости, далее отклоняют изделие относительно горизонтальной оси на угол, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90°, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, затем вычисляют углы рассогласования контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, а угол азимутального рассогласования определяют из соотношений:

Δ A * = Δ A + δ A ¯ δ A ¯ = a r c t g sin ϕ 2 k ϕ 2 0 2 sin ν 2 k ν 2 0 2 a r c t g sin ϕ 1 k ϕ 1 0 2 sin ν 1 k ν 1 0 2 , где

ΔА* - угол азимутального рассогласования;

ΔА - угол азимутального рассогласования, взятый из чертежа изделия;

Δ A ¯ - угол азимутального рассогласования определенный в результате измерений;

ϕ 1 k , ν 1 k углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия;

ϕ 2 k , ν 2 k углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия;

ϕ 1 0 , ν 1 0 углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия;

ϕ 2 0 , ν 2 0 углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана последовательность операций способа, а на фиг.2 - расположение систем координат преобразователей и площадок при выполнении операций.

Установочные площадки развернуты относительно друг друга в азимуте на угол ΔА, на фиг.1 система координат X1OY1Z1 связана с площадкой 1, система координат X2OY2Z2 связана с площадкой 2. Первую измерительную головку (ИГ-1) устанавливают на площадку 1 так, чтобы ось чувствительности измерителя наклона ориентировалась вдоль оси ОХ1, вторую измерительную головку устанавливают так, чтобы ось чувствительности была ориентирована вдоль оси ОХ2.

В качестве измерителя наклона могут быть использованы прецизионные акселерометры, например, струнный акселерометр или акселерометр по авторскому свидетельству СССР[3].

Затем платформу с измерителем наклона головки ИГ-1 разворачивают в азимуте на угол, равный номинальному углу азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2, значение номинального угла рассогласования берут из чертежа изделия, далее измеряют углы наклона осей чувствительности ИГ-1 и ИГ-1 от горизонта ϕ 1 0 и ϕ 2 0 . Поворачивают платформы с измерителями наклона ИГ-1 и ИГ-2 вокруг осей OZ1 и OZ2 на угол 90° в азимутальной плоскости. Измеряют углы отклонения от горизонта осей чувствительности ИГ-1 и ИГ-2 υ 1 0 и υ 2 0 , затем поворачивают платформы с измерителями наклона на угол минус 90°. Разворачивают изделие вокруг горизонтальной оси на угол φ3. Измеряют углы отклонения от горизонта измерителями наклона головок ИГ-1 и ИГ-2 ϕ 1 K и ϕ 2 K .

Поворачивают платформы с измерителями наклона на угол +90°, в азимутальной плоскости измеряют углы отклонения осей чувствительности ИГ-1 и ИГ-2: υ 1 K и υ 2 K , далее поворачивают платформы с измерителями наклона на угол минус 90° в азимутальной плоскости.

Для обоснования предлагаемого способа измерения рассмотрим расположение систем координат, связанных с изделием XГOYГZГ, установочными площадками X1OY1Z1 и X2OY2Z2, которое представлено на фиг.2. На фиг.2а система координат XГOYГZГ связана с изделием, причем оси ОХГ и OYГ расположены в плоскости горизонта, а ось OZГ направлена по вертикали. Угол А1 определяет поворот системы координат X1OY1Z1, связанный с контролируемой площадкой 1 в азимуте, угол ϕ 1 0 определяет отклонение оси OY1 от горизонта, а угол υ 1 0 определяет отклонение оси ОХ1 от горизонта. Аналогично углы А2, ϕ 2 0 и υ 2 0 определяют соответственно азимутальное и горизонтальное отклонение системы координат X2OY2Z2 относительно системы XГOYГZГ. На фиг.2б показано расположение системы координат X1OY1Z1 при развороте измерителя наклона головки ИГ-1 в азимуте на угол ΔA1, причем А1+ΔАH2H, где ΔАН - угол азимутального рассогласования между площадками, взятый из чертежа изделия. Считая, что ускорение силы тяжести g направлено в отрицательном направлении оси OZГ, определим ускорения, которые измеряет измеритель наклона при ориентации его оси чувствительности вдоль оси OY1 и вдоль оси ОХ1. При этом считаем углы ϕ 1 0 , ϕ 2 0 , υ 1 0 и υ 2 0 малыми и основание не совершает колебаний. Тогда для ИГ-1:

w y 1 0 = g sin ϕ 1 0 w x 1 0 = g cos ϕ 1 0 sin υ 1 0 ( 1 )

А для ИГ-2 значения измеряемых ускорений запишутся в виде:

w y 2 0 = g sin ϕ 2 0 w x 2 0 = g cos ϕ 2 0 sin υ 2 0 ( 2 )

На фиг.2в представлено расположение осей систем координат X1OY1Z1 и X2OY2Z2 относительно системы XГOYГZГ при развороте изделия относительно оси ОХГ на угол φ3. Проекции ускорения силы тяжести, измеряемые в этом случае измерителями наклона головок ИГ-1 и ИГ-1, запишутся в виде:

w y 1 K = g [ cos ϕ 3 sin ϕ 1 0 + sin ϕ 3 sin ( A 1 + Δ A H ) cos ϕ 1 0 ] w x 1 K = g [ sin ϕ 3 cos ( A 1 + Δ A H ) + cos ϕ 3 cos ϕ 1 0 sin υ 1 0 ] ( 3 )

w y 2 K = g [ cos ϕ 3 sin ϕ 2 0 + sin ϕ 3 sin A 2 cos ϕ 2 0 ] w x 2 K = g [ sin ϕ 3 cos A 2 cos υ 2 0 + cos ϕ 3 cos ϕ 2 0 sin υ 2 0 ] ( 4 )

Считая угол φ3 малым, запишем выражения (3) и (4) в виде:

w y 1 K = g sin ϕ 1 0 + sin ϕ 3 sin ( A ) g w x 1 K = g sin ϕ 3 cos ( A 1 + Δ A ) + g sin υ 1 0 ( 5 )

w y 2 K = g ( sin ϕ 2 0 + sin ϕ 3 sin A 2 cos ϕ 2 0 ) w x 2 K = g ( sin ϕ 3 cos A 2 + sin υ 2 0 ) ( 6 )

С другой стороны, ускорения w y 1 K , w x 2 K и w y 2 K , w x 2 K могут быть записаны в виде:

w y 1 K = g sin ϕ 1 K w x 1 K = g sin υ 1 K ( 7 )

w y 2 K = g sin ϕ 2 K w x 2 K = g sin υ 2 K ( 8 )

С учетом (7) и (8) выражения (5) и (6) могут быть записаны в виде:

sin ϕ 1 K sin ϕ 1 0 = sin ϕ 3 sin ( A 1 + Δ A ) sin υ 1 K sin υ 1 0 = cos ( A 1 + Δ A ) sin ϕ 3 ( 9 )

sin ϕ 2 K sin ϕ 2 0 = sin ϕ 3 sin A 2 sin υ 2 K sin υ 2 0 = sin ϕ 3 cos ( A 1 + Δ A ) ( 10 )

Из выражений (9) и (10) определим:

t g ( A 1 + Δ A ) = sin ϕ 1 K ϕ 1 0 2 sin υ 1 K υ 1 0 2 ( 11 )

t g A 2 = sin ϕ 2 K ϕ 2 0 2 sin υ 2 K υ 2 0 2 ( 12 )

Углы отклонения от горизонта найдем из выражений (1), (2), (7), (8):

ϕ 1 0 = w y 1 0 g υ 1 0 = w x 1 0 g ( 13 )

ϕ 2 0 = w y 2 0 g υ 2 0 = w x 2 0 g ( 14 )

ϕ 1 K = w y 1 K g υ 1 K = w x 1 K g ( 15 )

ϕ 2 K = w y 2 K g υ 2 K = w x 2 K g ( 16 )

В реальных условиях контроля изделие может совершать низкочастотные колебания, обусловленные колебаниями основания, которые приводят к динамической погрешности измерения углового рассогласования. Пусть вдоль оси OYГ действует ускорение:

y ¨ = a y sin ( w t + υ y ) , ( 17 )

а вдоль оси ОХГ действует ускорение:

x ¨ = a x sin ( w t + υ x ) , ( 18 )

где ау и ах - амплитуды действующих ускорений,

ω - частота колебаний,

υу, υх - начальные фазы,

t - время.

Оценим динамическую ошибку измерения углов отклонения контролируемой площадки 1 от горизонта.

Проекции измеряемого ускорения запишутся в виде:

w y 1 0 = g sin ϕ 10 0 + a y sin ( ω t + υ y 1 ) cos ( A 1 + Δ A ) cos ϕ 10 0 + + a x sin ( ω t + υ x 1 ) sin ( A 1 + Δ A ) cos ϕ 10 0 ( 19 )

w x 1 0 = g sin υ 10 0 + a y sin ( ω t + υ y 2 ) sin ( A 1 + Δ A ) a x sin ( ω t + υ x 1 ) cos ( A 1 + Δ A ) sin υ 10 0 ( 20 )

Измеряемое значение углов:

sin ϕ 1 0 = w y 1 0 g sin υ 1 0 = w x 1 0 g ( 21 )

Представим:

ϕ 1 0 = ϕ 10 0 + Δ ϕ 1 g 0 υ 1 0 = υ 10 0 + Δ υ 1 g 0 ( 22 )

С учетом (21) и (22) представим выражение (19) в виде:

sin ( ϕ 10 0 + Δ ϕ 1 g 0 ) = sin ϕ 10 0 + a y g sin ( ω t + υ y 1 ) s o c ( A 1 + Δ A ) cos ϕ 10 0 + + a x g sin ( ω t + υ x 1 ) sin ( A 1 + Δ A ) ( 23 )

Откуда: динамическая ошибка измерения угла ϕ 1 0 запишется в виде:

Δ ϕ 1 g 0 = a y g sin ( ω t + υ y 1 ) cos ( A 1 + Δ A ) + a x g sin ( ω t + υ x 1 ) sin ( A 1 + Δ A ) , ( 24 )

а динамическая ошибка измерения угла υ 1 0 :

Δ υ 1 g 0 = a y g sin ( ω t + υ y 2 ) sin ( A 1 + Δ A ) + a x g sin ( ω t + υ x 1 ) cos ( A 1 + Δ A ) ( 25 )

Для второй контролируемой площадки:

Δ ϕ 2 g 0 = a y g sin ( ω t + υ y 1 ) cos A 2 + a x g sin ( ω t + υ x 1 ) sin A 2 , ( 26 )

Δ υ 1 g 0 = a y g sin ( ω t + υ y 2 ) sin A 2 + a x g sin ( ω t + υ x 1 ) cos A 2 ( 27 )

Динамическую погрешность измерения угла азимутального рассогласования определим, записав проекции ускорений, действующих на оси ОХ1, OY1 с учетом (17) и (18) при φ3≠0:

w y 1 K = g [ cos ϕ 3 sin ϕ 1 0 + sin ϕ 3 sin ( A 1 + Δ A ) cos ϕ 1 0 ] + + a y sin ( ω t + υ y 3 ) cos ( A 1 + Δ A ) cos ϕ 1 0 + + a x sin ( ω t + υ x 4 ) [ cos ω 3 sin ( A 1 + Δ A ) cos ϕ 1 0 + sin ϕ 3 sin ϕ 1 0 ] ( 28 )

Для малых углов ϕ 1 0 , ϕ 2 0 , ϕ 1 K , ϕ 2 K , υ 1 K , υ 2 K , υ 1 0 , υ 2 0 и φ3, с учетом (13)÷(16) и (1), (2) запишем выражение (28) в виде:

w y 1 K w y 1 0 g sin ϕ 3 = sin ( A 1 + Δ A ) + a y cos ( A 1 + Δ A ) g sin ϕ 3 sin ( ω t + υ y 3 ) + + a x sin ( A 1 + Δ A ) g sin ϕ 3 sin ( ω t + υ x 4 ) + Δ ϕ 1 g 0 g sin ϕ 3 ( 29 )

Так как:

sin ( A 1 + Δ A ) + sin δ A g 1 w y 1 K w y 1 0 g sin ϕ 3 , ( 30 )

где δAg1 - динамическая погрешность измерения азимутального угла

площадки 1, то с учетом (30 и (24) погрешность определения азимутального угла с учетом малости δAg1, для первой площадки запишется в виде:

δ A g 1 = a y cos ( A 1 + Δ A ) g sin ϕ 3 [ sin ( ω t + υ y 1 ) + sin ( ω t + υ y 3 ) ] + + a x sin ( A 1 + Δ A ) g sin ϕ 3 [ sin ( ω t + υ x 1 ) + sin ( ω t + υ x 4 ) ] ( 31 )

Динамическая погрешность определения азимутального угла для второй площадки:

δ A g 2 = a y cos A 2 g sin ϕ 3 [ sin ( ω t + ν y 1 ) + sin ( ω t + ν y 3 ) ] + + a x sin A 2 g sin ϕ 3 [ sin ( ω t + ν x 1 ) + sin ( ω t + ν x 4 ) ] ( 32 )

Определим погрешность измерения разности горизонтальных углов с учетом (24)÷(26):

δ ( Δ ϕ ) = a y g [ cos A 2 cos ( A 1 + Δ A ) ] sin ( ω t + ν y 1 ) + + a x g [ sin A 2 sin ( A 1 + Δ A ) ] sin ( ω t + ν x 1 ) ( 33 )

δ ( Δ ν ) = a y g [ sin A 2 sin ( A 1 + Δ A ) ] sin ( ω t + ν y 2 ) + + a x g [ cos A 2 cos ( A 1 + Δ A ) ] sin ( ω t + ν x 1 ) ( 34 )

Максимальные значения величин (33) и (34):

δ ( Δ ϕ ) max = a y g [ cos A 2 cos ( A 1 + Δ A ) ] + a x g [ sin A 2 sin ( A 1 + Δ A ) ] ( 35 )

δ ( Δ ν ) max = a y g [ sin A 2 sin ( A 1 + Δ A ) ] + a x g [ cos A 2 cos ( A 1 + Δ A ) ] ( 36 )

Для разности азимутальных углов динамическая погрешность с учетом (31) и (32) выразится в виде:

δ ( Δ A g ) = a y g sin ϕ 3 [ cos A 2 cos ( A 1 + Δ A ) ] [ sin ( ω t + ν ν 1 ) + sin ( ω t + ν y 3 ) ] + + a x g sin ϕ 3 [ sin A 2 sin ( A 1 + Δ A ) ] [ sin ( ω t + ν x 1 ) + sin ( ω t + ν x 4 ) ] ( 37 )

Оценим величину динамических погрешностей при отсутствии операции разворота измерительного преобразователя в азимутальной плоскости на угол ΔА. Тогда в выражениях (35) - (37) ΔА=0. Допустим, что:

a x g = a x g = 3,6 10 5 р а д

A1=0

A2=45°

Тогда согласно (35) и (36) с учетом ΔА=0 получим:

δ ( Δ ϕ ) max = δ ( Δ ν ) max = 2 3,6 10 5 2 2 = 5 10 5 = 10 у г . с

Максимальное значение погрешности разности азимутальных углов с учетом (32) запишем в виде:

δ ( Δ ϕ ) max = 2 a y g sin ϕ 3 [ cos A 2 cos ( A 1 + Δ A ) ] + 2 a x g sin ϕ 3 [ sin A 2 sin ( A 1 + Δ A ) ] ( 38 )

Угол наклона изделия имеет порядок 5°. Тогда:

( δ A g ) m s x = 2 3,6 10 5 2 2 0,08727 + 2 3,6 10 5 2 2 0,08727 = 116,3 10 5 = 3,9 у г . м и н

При развороте платформы ИГ-1 с измерителем наклона на угол ΔA в азимутальной плоскости, значение угла А2 можно представить в виде:

A 2 = A 1 + Δ A + δ A ¯ , ( 39 )

где ΔА - угол равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2 площадок 1 и 2 (взят из чертежа изделия).

δ A ¯ - разностный угол, определяемый допусками на изготовление площадок.

Тогда с учетом малости δ A ¯ , получим:

cos A 2 cos ( A 1 + Δ A ) = cos ( A 1 + Δ A + δ A ¯ ) cos ( A 1 + Δ A ) = δ A ¯ sin ( A 1 + Δ A ) ( 40 )

sin A 2 sin ( A 1 + Δ A ) = sin ( A 1 + Δ A + δ A ¯ ) sin ( A 1 + Δ A ) = δ A ¯ cos ( A 1 + Δ A ) ( 41 )

Тогда с учетом (40) и (41) выражения (35) и (36) можно представить в виде:

δ ( Δ ϕ ) max = δ ( Δ ϕ ) max = δ A ¯ a x 2 + a y 2 g ( 42 )

Выражение (37) с учетом (40) и (41) запишется в виде:

( δ A g ) max = 2 δ A ¯ a x 2 + a y 2 g sin ϕ 3 ( 43 )

Оценим динамическую погрешность с учетом того, что δ A ¯ имеет порядок 15 уг.мин., или (δAg)max=45·10-4 рад.:

Тогда:

δ ( Δ ϕ ) max = δ ( Δ ϕ ) max = 5 10 5 45 10 4 = 4 10 2 у г . с . δ ( Δ A g ) max = 2 45 10 4 5 10 5 0,08727 = 5 10 6 = 1 у г . с .

Следовательно, предлагаемый способ позволяет снизить динамическую составляющую погрешности измерения углов отклонения от горизонта в 200 раз, а динамическую погрешность измерения угла азимутального рассогласования в 230 раз. Угол азимутального рассогласования согласно предлагаемому способу определяем следующим образом:

С учетом формул (11) и (12) находим угол δ A ¯ :

δ A ¯ = a r c t g sin ϕ 2 k ϕ 2 0 2 sin ν 2 k ν 2 0 2 a r c t g sin ϕ 1 k ϕ 1 0 2 sin ν 1 k ν 1 0 2 ( 44 )

Затем определяем угол азимутального рассогласования между площадками по формуле:

Δ A * = Δ A + δ A ¯ , ( 45 )

где ΔA - угол, равный номинальному углу рассогласования, взятому из чертежа и измеренному датчиком угла (например, оптико-электронного типа ВЕ-198).

В результате выполнения технологических операций предлагаемого способа получить величины (13) - (16), (44) и (45), которые позволяют определить углы рассогласования между осями системы координат X 1 ' 0 Y 1 ' Z 1 ' и X20Y2Z2. Пусть система координат X20Y2Z2 повернута относительно системы, в которой производили измерения X 1 ' 0 Y 1 ' Z 1 ' (фиг.2б) на углы Δ ϕ = ϕ 2 0 ϕ 1 0 , Δ ν = ν 2 0 ν 1 0 , и δ A ¯ .

Направляющие косинусы системы координат X20Y2Z2 в системе X 1 ' 0 Y 1 ' Z 1 ' :

cos ( X 1 ' , ^ X 2 ) = cos δ A ¯ cos Δ ν + sin δ A ¯ sin Δ ϕ sin Δ ν cos ( X 1 ' , ^ Y 2 ) = sin δ A sin Δ ϕ cos ( X 1 ' , ^ Z 2 ) = sin δ A ¯ cos Δ ν sin Δ ϕ cos δ A ¯ cos Δ ν cos ( Z 1 ' , ^ X 2 ) = sin Δ ν cos Δ ϕ cos ( Z 1 ' , ^ Z 2 ) = cos Δ ν sin Δ ϕ cos ( Z 1 ' , ^ Z 2 ) = sin Δ ϕ cos ( Y 1 ' , ^ X 2 ) = cos δ A ¯ sin Δ ν sin Δ ϕ sin δ A ¯ cos Δ ν cos ( Y 1 ' , ^ Y 2 ) = cos Δ ϕ cos δ A ¯ cos ( Y 1 ' , ^ Z 2 ) = sin δ A ¯ cos Δ ν sin Δ ϕ sin δ A ¯ cos Δ ν ( 46 )

Перейдем от системы координат X 1 ' 0 Y 1 ' Z 1 ' ,

Изображенной на фиг.2б и системе координат X10Y1Z1 изображенной на фиг.2а, матрица перехода будет иметь вид:

[ B ] = [ cos Δ A 0 sin Δ A 0 1 0 sin Δ A 0 cos Δ A ] ( 47 )

Тогда:

{ x 1 y 1 z 1 } = [ B ] [ A ] { x 2 y 2 z 2 } ( 48 )

Элементы матрицы М определяются соотношениями (46). Тогда направляющие косинусы системы координат второй площадки в системе координат первой площадки запишутся в виде:

cos ( X 1 , ^ X 2 ) = cos ( Δ A + δ A ¯ ) cos Δ ν + sin ( Δ A + δ A ¯ ) sin Δ ϕ sin Δ ν cos ( X 1 , ^ Y 2 ) = sin ( Δ A + δ A ¯ ) cos Δ ϕ cos ( X 1 , ^ Z 2 ) = sin ( Δ A + δ A ¯ ) cos Δ ν sin Δ ϕ cos ( Δ A + δ A ¯ ) sin Δ ν cos ( Z 1 , ^ X 2 = sin Δ ν cos Δ ϕ ) cos ( Z 1 ' , ^ Z 2 ) = cos Δ ν sin Δ ϕ ( 49 )

cos ( Z 1 , ^ Y 2 ) = sin Δ ϕ cos ( Y 1 , ^ X 2 ) = cos ( Δ A + δ A ¯ ) sin Δ v sin Δ ϕ sin ( Δ A + δ A ¯ ) cos Δ ν cos ( Y 1 , ^ Y 2 ) = cos ( Δ A + δ A ¯ ) cos Δ ϕ cos ( Y 1 , ^ Z 2 ) = cos ( Δ A + δ A ¯ ) cos Δ ν sin Δ ϕ + sin ( Δ A + δ A ¯ ) sin Δ ν

Величины, входящие в соотношения (49), определены выше.

Следовательно, предлагаемый способ контроля позволяет снизить динамическую погрешность измерения углов, обусловленную низкочастотными колебаниями основания в 200 раз, и полностью определить угловую ориентацию второй установочной площадки относительно первой, тогда как известный метод контроля позволяет лишь определить угловое рассогласование установочных площадок относительно горизонтальных осей.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Преобразователь перемещений и наклона. Заявка Великобритании №2092754, приоритет 10.02.81, опубл. 18.08.82, МКИ G01В 7/30. НКИ С1.

2. Высокоточные угловые измерения (под редакцией Ю.Г. Якушенкова). М.: ″Машиностроение″. 1987.

3. Авторское свидетельство СССР №517787, МКИ G01С 9/02.

Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок, заключающийся в горизонтировании изделия, установке на контролируемые площадки измерительных устройств, каждое из которых содержит два измерительных преобразователя, измеряющие углы отклонения от горизонта по двум взаимно перпендикулярным направлениям, измерении углов наклона каждой из площадок относительно горизонта, вычисление углов взаимной ориентации, отличающейся тем, что оси чувствительности измерительных преобразователей ориентируют вдоль базовых осей площадок, затем разворачивают ось чувствительности преобразователя, установленного на первой площадке на угол, равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2, который берется из чертежа изделия, одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90° в азимутальной плоскости, одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол минус 90° в азимутальной плоскости, далее отклоняют изделие относительно горизонтальной оси на угол φ3, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90°, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, затем вычисляют углы рассогласования контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, а угол азимутального рассогласования определяют из соотношений:
, где:
ΔА* - угол азимутального рассогласования;
ΔА - номинальный угол азимутального рассогласования, взятый из чертежа изделия;
- угол азимутального рассогласования определенный в результате измерений;
- углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия;
- углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия;
- углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия;
- углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля горизонтальности поверхностей изделий и в строительстве. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах определения углов наклона различных устройств и объектов. .

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля горизонтальности поверхности изделия. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях крена автомобилей, кораблей, кранов, различных горизонтальных платформ и т.д., а также при определении направления бурения скважин, в особенности горизонтальных.

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано для индикации и измерения уклонов и кренов подводных и надводных судов во время морской навигации.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для определения пространственного положения объектов, и может быть использовано в геодезии, строительстве, горном деле, в навигационных системах управления подвижными объектами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности, строительстве, на транспорте, например, для определения углового положения транспортного средства относительно горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. .

Электронный уровень относится к измерениям характеристик поверхности и предназначен для исследования уклонов поверхности с помощью фотоэлектрических индикаторных устройств. Уровень содержит в корпусе определитель уровня, расположенный над многоэлементным фотоприемником, связанным с блоком обработки сигналов. Корпус электронного уровня выполнен в виде прозрачной емкости корпуса с круглым плоским дном и выпуклым верхом с верхней точкой, расположенной над центром круглого плоского дна, вблизи которого размещен многоэлементный фотоприемник, направленный вертикально вверх и выполненный в виде матрицы с расположением фотоэлементов на пересечениях окружностей и радиусов круглого плоского дна. Определитель уровня выполнен в форме воздушного пузырька в непрозрачной темной жидкости, размещенной в прозрачной емкости, причем при центральном расположении воздушного пузырька в прозрачной емкости корпуса его вертикальный размер равен высоте от центра круглого плоского дна до верхней точки выпуклого верха. Технический результат - одновременное определение двумерного направления уклона уровня исследуемой поверхности, простота в применении, сокращение времени. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения уклонов и может быть использовано для контроля и измерения углового положения как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей. Сущность: уровень-уклономер содержит три трехосевых акселерометра, каждый из которых через три соответствующих блока предварительной обработки соединен с микроконтроллером. Выходы микроконтроллера соединены со входами индикатора, а входы микроконтроллера - с выходами блока клавиатуры. Первый и второй трехосевые акселерометры расположены в корпусе устройства в одной горизонтальной плоскости. Причем горизонтальная продольная, горизонтальная поперечная и вертикальная оси второго акселерометра направлены противоположно соответствующим осям первого акселерометра. Третий акселерометр расположен под углом не более 85° к горизонтальной плоскости, в которой лежат первые два акселерометра. Причем горизонтальная продольная ось третьего акселерометра совпадает с соответствующей осью первого акселерометра. Технический результат: измерение и контроль уклона как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей одновременно по трем направлениям, измерение угла поворота электронного уровня-уклономера в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также повышение точности и помехоустойчивости измерений угловых отклонений поверхностей. 2 ил.
Наверх