устройство для измерения пространственных угловых отклонений

Классы МПК:G01C9/00 Приборы для измерения уклонов, например с помощью клинометров, нивелиров
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-03-30
публикация патента:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов взаимной ориентации установочных площадок под приборы научной аппаратуры летательных аппаратов, в машиностроении, станкостроении, а также в горном деле, инженерной геологии, разведочной геофизике в системах контроля проседания земной поверхности. Технический результат - повышение точности и расширение функциональных возможностей. Для этого устройство содержит два измерительных канала, каждый из которых включает в себя измерительный преобразователь и систему съема и обработки информации. Измерительные преобразователи установлены в двух идентичных измерительных головках, (ИГ-1 и ИГ-2), каждая из которых содержит основание, с нанесенными реперными точками, корпус, с которым через подшипники кинематически связана рамка с измерительным преобразователем, ось рамки направлена вдоль вертикальной оси (OZ1) измерительной головки, а ось чувствительности измерительного преобразователя расположена в горизонтальной плоскости, на одной из цапф рамки жестко закреплен ротор датчика момента, а статор датчика момента жестко связан с корпусом измерительной головки, другая цапфа рамки через муфту кинематически связана с осью датчика угла, который закреплен на корпусе. 2 ил. устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Формула изобретения

Устройство для измерения пространственных угловых отклонений, содержащее два измерительных канала, каждый из которых включает в себя измерительный преобразователь и систему съема и обработки информации, отличающееся тем, что измерительные преобразователи установлены в двух идентичных измерительных головках (ИГ-1 и ИГ-2), каждая из которых содержит основание с нанесенными реперными точками, корпус, с которым через подшипники кинематически связана рамка с измерительным преобразователем, ось рамки направлена вдоль вертикальной оси (OZ1) измерительной головки, а ось чувствительности измерительного преобразователя расположена в горизонтальной плоскости, на одной из цапф рамки жестко закреплен ротор датчика момента, а статор датчика момента жестко связан с корпусом измерительной головки, другая цапфа рамки через муфту кинематически связана с осью датчика угла, который закреплен на корпусе, причем каждый измерительный канал состоит из блока обработки информации датчика наклона, блока обработки информации датчика угла, блока управления датчиком момента, при этом выход измерительного преобразователя электрически связан с первым входом блока обработки информации датчика наклона, выход которого через шину данных связан со входом персонального компьютера, выходы которого через шину команд электрически связаны: со вторым входом блока обработки информации датчика наклона, со вторым входом блока обработки информации датчика угла и входом блока управления датчиком момента, выход которого связан с ротором датчика момента, а выход датчика угла электрически связан с первым входом блока обработки информации датчика угла, выход которого через шину данных связан со входом персонального компьютера, один из выходов которого связан со вторым входом блока обработки информации датчика угла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов взаимной ориентации установочных площадок под приборы научной аппаратуры летательных аппаратов, в машиностроении, станкостроении, а также в горном деле, инженерной геологии, разведочной геофизики в системах контроля проседания земной поверхности.

Известны оптико-электронные устройства для измерения пространственных угловых координат [Высокоточные угловые измерения (под ред. Ю.Г. Якушенкова) М: Машиностроение, 1987.]. Недостатки оптико-электронных устройств: мал диапазон измеряемых углов ±20 уг. мин., большое рабочее расстояние 3÷6 м, что затрудняет контроль площадок, расположенных в труднодоступных местах объекта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство, описанное в патенте [США № 4378693].

Система для измерения наклона. Патент 4378693 США Заявл. 11.02.81 г. № 233645. Опубл. 05.04.83. МКИ G01B 5/28.], состоит из двух идентичных измерительных каналов. Измерительный канал имеет измерительный преобразователь и систему преобразования выходных сигналов. Измерительные преобразователи устанавливаются на контролируемом объекте, продольные оси преобразователей располагаются взаимоперпендикулярно. Измерение взаимной ориентации установочных площадок относительно плоскости горизонта производится следующим образом: на первой площадке устанавливаются измерительные преобразователи, измеряются углы отклонения от горизонта относительно двух взаимоперпендикулярных осей, затем измерительные преобразователи устанавливаются на вторую площадку и повторяются измерения отклонения площадки от горизонта. По результатам измерений находятся углы рассогласования контролируемых площадок относительно горизонта.

Недостатком устройства-прототипа является то, что при больших углах азимутального рассогласования между базовыми осями координат контролируемых площадок и при колебаниях основания возникает динамическая погрешность, снижающая точность измерений.

Задачей создания изобретения является разработка устройство для измерения пространственных угловых отклонений, позволяющего получить технический результат, заключающийся в повышении точности измерения углового рассогласования и расширении функциональных возможностей: дополнительного измерения угла азимутального рассогласования.

Поставленная задача решается с помощью признаков указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как устройство, для измерения пространственных угловых отклонений, содержащее два измерительных канала, каждый из которых включает в себя измерительный преобразователь и систему съема и обработки информации, и отличительных существенных признаков, таких как измерительные преобразователи, установлены в двух идентичных измерительных головках (ИГ-1 и ИГ-2), каждая из которых содержит основание, с нанесенными реперными точками, корпус с которым через подшипники кинематически связана рамка с измерительным преобразователем, ось рамки направлена вдоль вертикальной оси (OZ1) измерительной головки, а ось чувствительности измерительного преобразователя расположена в горизонтальной плоскости, на одной из цапф рамки жестко закреплен ротор датчика момента, а статор датчика момента жестко связан с корпусом измерительной головки, другая цапфа рамки через муфту кинематически связана с осью датчика угла, который закреплен на корпусе, причем каждый измерительный канал состоит из блока обработки информации датчика наклона, блока обработки информации датчика угла, блока управления датчиком момента, при этом выход измерительного преобразователя электрически связан с первым входом блока обработки информации датчика наклона, выход которого через шину данных связан со входом персонального компьютера, выходы которого через шину команд электрически связаны: со вторым входом блока обработки информации датчика наклона, со вторым входом блока обработки информации датчика угла и входом блока управления датчиком момента, выход которого связан с ротором датчика момента, а выход датчика угла электрически связан с первым входом блока обработки информации датчика угла, выход которого через шину данных связан со входом персонального компьютера, один из выходов которого связан со вторым входом блока обработки информации датчика угла.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - устранение недостатков прототипа и повышение точности измерений углового рассогласования и расширении функциональных возможностей: дополнительного измерения угла азимутального рассогласования.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство для измерения пространственных угловых отклонений, а на фиг.2 - расположение систем координат: XrOYrZr - связанная с изделием, X1OY1Z 1 - связанная с базовыми осями первой контролируемой площадки, X2OY2Z2 - связанная с базовыми осями второй контролируемой площадки, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1OE1устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1 - связанной с измерительным преобразователем первой измерительной головки (ИГ-1) и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2OE2устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2 - связанной с измерительным преобразователем второй измерительной головки (ИГ-2). В качестве измерительных преобразователей могут быть использованы прецизионные акселерометры, например, струнный акселерометр или акселерометр по авторскому свидетельству СССР № 517787. МКИ C01G 9/02.

Устройство для измерения пространственных угловых отклонений (фиг.1), содержит два измерительных канала, каждый из которых включает в себя измерительный преобразователь 1 и систему съема и обработки информации. Измерительные преобразователи 1 установлены в двух идентичных измерительных головках 2, 3 (ИГ-1 и ИГ-2), каждая из которых содержит основание 4, с нанесенными реперными точками, корпус 5 с которым через подшипники 6 кинематически связана рамка 7 с измерительным преобразователем 1, ось 8 рамки 7 направлена вдоль вертикальной оси 9 (OZ1) измерительной головки 2, а ось чувствительности 10 измерительного преобразователя 1 расположена в горизонтальной плоскости, на одной из цапф рамки 7 жестко закреплен ротор 11 датчика момента, а статор 12 датчика момента жестко связан с корпусом 5 измерительной головки 2, другая цапфа рамки 7 через муфту 13 кинематически связана с осью датчика угла 14, который закреплен на корпусе 5.

Каждый измерительный канал состоит из блока обработки информации датчика наклона 15, блока обработки информации датчика угла 16, блока управления датчиком момента 17, при этом выход измерительного преобразователя 1 электрически связан с первым входом блока обработки информации датчика наклона 15, выход которого через шину данных 18 связан со входом персонального компьютера 19, выходы которого через шину команд 20 электрически связаны: со вторым входом блока обработки информации датчика наклона 15, со вторым входом блока обработки информации датчика угла 16 и входом блока управления датчиком момента 17, выход которого связан с ротором 11 датчика момента, а выход датчика угла 14 электрически связан с первым входом блока обработки информации датчика угла 16, выход которого через шину данных 18 связан со входом персонального компьютера 19, один из выходов которого связан со вторым входом блока обработки информации датчика угла 16.

Устройство работает следующим образом: (фиг.1) измерительные ГОЛОВКИ ИГ-1 и ИГ-2 устанавливаются на контролируемые площадки, причем реперные точки, нанесенные на основания I, совмещаются для ИГ-1 с осью X 1 первой площадки, а для ИГ-2 с осью X2 второй площадки. Из требований КД (чертежа изделия) определяется номинальный угол азимутального рассогласования А1, значение которого заносится в память персонального компьютера 19.

С выхода персонального компьютера 19 через шину команд 20 на вход блока управления датчика момента 17 измерительной головки ИГ-1 поступает команда "Старт", при этом с выхода блока управления датчиком момента 17 на обмотку ротора датчика момента 11 подается управляющее напряжение, рамка 7 начинает вращаться вокруг оси OZ1 одновременно с командой "Старт", поданной на вход блока управления датчиком момента 17, на второй вход блока обработки информации датчика угла 16 измерительной головки ИГ-1 поступает команда "Старт", при этом блок обработки информации датчика угла 15 начинает отсчет угла поворота рамки 7, с выхода блока обработки информации датчика угла 16 через шину данных 18 информация о величине угла поворота поступает на вход персонального компьютера 19, в персональном компьютере 19 величина измеренного утла поворота сравнивается с величиной номинального угла азимутального рассогласования устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 А, когда значение измеренного угла поворота станет равным устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 А, с выхода персонального компьютера через шину команд 20 на вход блока управления датчиком момента 17 измерительной головки ИГ-1 и второй вход блока обработки информации датчика угла 16 подается команда "Стоп", при этом движения рамки 7 прекращается, а с выхода блока обработки информации датчика угла 16 через шину данных 18 на вход персонального компьютера 19 поступает информация об измерительном угле разворота рамки 7 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 А.

С выхода персонального компьютера 19 через шину команд 20 на вторые входы блоков обработки информации измерителя наклона 15 подается одновременно команда "Старт", при этом с выхода блоков обработки информации измерителя наклона 15 измерительных головок 2,3 (ИГ-1 и ИГ-2) через шину данных 18 поступает на вход персонального компьютера 19 информация об углах отклонения контролируемых площадок устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 . С выхода персонального компьютера 19 через шину команд 20 подается команда "Стоп" на вторые входы блоков обработки информации измерителя наклона 15. Измерение углов отклонения прекращается. Значения устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 записываются в память персонального компьютера 19. В память персонального компьютера заносится информация об угле поворота рамки 7: для ИГ-1 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 max1=устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 А+90°, для ИГ-2 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 max2=90°.

С выхода персонального компьютера 19 через шину команд 20 одновременно подается команда "Старт" на вход блока управления датчика момента 17 и второй вход блока обработки информации датчика угла 16, с выхода блока управления датчиком момента 17 управляющее напряжение подается на ротор 11 датчика момента, с выхода блока обработки информации датчика угла 16 через шину данных 18 информация об угле разворота рамки 7 поступает на вход персонального компьютера 19, в персональном компьютере 19 происходит сравнение измеренного угла поворота рамки 7 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1 с устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 max1=устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 A*+30°, когда устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1=устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 max2, с выхода персонального компьютера 19 через шину команд 20 подается команда "Стон" на вход блока управления датчиком момента 17 и на второй вход блока обработки информации датчика угла 16, вращение рамки 7 прекращается, с выхода блока обработки информации датчика утла 16 через шину данных 18 информация об угле поворота рамки 7 поступает на вход персонального компьютера 19. Разворот рамки 7 ИГ-2 на угол устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2=-90° производится аналогично. С выхода персонального компьютера 19 через шину команд 20 на второй вход блока обработки информации измерителя наклона канала измерения ИГ-1 и на второй вход блока обработки информации измерителя наклона канала измерения ИГ-2 подается одновременно команда "Старт", производится измерение углов отклонения от горизонта устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , информация о которых с выходов блоков обработки информации датчиков наклона 15 через шину данных 20 подается на вход персонального компьютера 19, с выхода персонального компьютера 19 через шину команд 20 на входы 2 блоков обработки информации измерителя наклона 15 измерительных каналов ИГ-1 и ИГ-2 подается команда "Стоп", в память персонального компьютера 19 записываются величины устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 . В персональный компьютер 19 вводятся величины устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1min=устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 A, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2min=0 измерители наклона приводятся в первоначальное положение по схеме работы, приведенной выше. Изделие наклоняется вокруг горизонтальной оси на угол наклона устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 3=5°. Углы отклонения площадок устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 определяются по схеме работы, изложенной выше. По программе расчета, заложенной в персональном компьютере 19 с учетом величин устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 A*, определяются углы рассогласования контролируемых площадок относительно горизонтальной плоскости устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 и угол азимутального рассогласования устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 . Для анализа работы системы и оценки точностных характеристик при низкочастотных колебаниях основания воспользуемся чертежами фиг.2, где: на фиг.2а показано расположение систем координат: XrOYrZr - связанной с изделием, X1OY1Z1 и X2OY 2Z2 - связанные с контролируемыми площадками, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 10устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 20устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2 - связанные с измерительными преобразователями, при горизонтальном расположении осей изделия OXr и OYr, а на фиг.26: расположение систем коордипат при наклоне изделия вокруг оси ОУГ на угол устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 3. На фиг, 2а А, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 - угловые отклонения системы координат X1OY 1Z1 относительно системы координат Xr OYrZr, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , A2 - угловые отклонения системы координат X2OY2Z2 относительно системы координат XrOYrZr, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 - угловые отклонения системы координат устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 10устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1 относительно системы координат Xr OYrZr. устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 A - угол разворота оси чувствительности измерительного преобразователя головки ИГ-1 в плоскости X10Y 1. Считая, что ускорение силы тяжести устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 направлено в отрицательном направлении оси OZr , основание не совершает колебаний, определим ускорения, которые измеряют преобразователи измерительных головок ИГ-1 и ИГ-2 при расположении их вдоль осей 0устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1, 0устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1, 0устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2, 0устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2 Тогда: для ИГ-1

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

а для ИГ-2:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

При отклонении изделия вокруг оси OY r на угол устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 3, проекции ускорения на оси систем координат устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 10устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 20устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 2, запишутся в виде:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Величины устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 могут быть представлены в виде:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

С учетом малости устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 3, а также выражений (7), (8) из уравнений (3), (4), (5), (6) получим:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Таким образом, предлагаемая измерительная система позволяет при наклоне изделия относительно горизонта определить угол азимутального рассогласования между базовыми осями двух контролируемых площадок. Углы отклонения от горизонта определяются из соотношений:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

В реальных условиях контроля изделие может совершать низкочастотные колебания, обусловленные нестабильностью основания, которые приводят к динамической погрешности измерения углового рассогласования.

Пусть вдоль оси OY Г действует ускорение:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

а вдоль оси OXГ действует ускорение:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

где: ax, ay - амплитуды действующих ускорений,

w - частота колебаний,

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 y, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 x - начальные фазы,

t - время.

Оценим динамическую ошибку измерения углов отклонения первой контролируемой площадки от горизонта:

Принцип измеряемого преобразователем ускорения запишется в виде:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Представим:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Считая устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 малыми, подставив (17) в (15) и (16) с учетом устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 ,

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 получим:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Динамическая ошибка измерения угла устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 :

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Для второй контролируемой площадки:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Динамическую погрешность определения утла азимутального рассогласования определим, записав проекции ускорений на оси Oустройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1 и Oустройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 1 с учетом (13), (14):

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Для малых углов устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 и устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 3 и с учетом малости динамической погрешности устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 Aустройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 запишем выражения для динамической ошибки определения азимутального угла первой площадки:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Динамическая погрешность определения азимутального угла для второй контролируемой площадки:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Определим погрешность измерения разности горизонтальных углов с учетом (18)-(21):

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Максимальные значения величин (25), (26):

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Максимальное значение динамической ошибки разности азимутальных углов с учетом (23) и (24) запишется в виде:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Оценим величину динамических погрешностей измерения углов рассогласования при использовании системы измерения наклона [I].

При жестком закреплении преобразователей на основании угол устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 A в выражениях (27)-(29) равен нулю. Тогда при устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , A1=0, A2=45°, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 3=5°.

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

При развороте платформы ИГ-1 с измерительным преобразователем на угол устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 А в азимутальной плоскости, значение угла А2 можно представить в виде:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

где: устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 А - угол, равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями 0XT и 0Y2 (взят из чертежа изделия);

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 А - разностный угол, определяемый допусками на изготовление площадок.

Тогда с учетом малости устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 , получим:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

С учетом (31) и (32) выражения (27)-(29) примут вид:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Оценим динамическую ошибку с учетом устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 :

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Следовательно, предлагаемое техническое решение позволяет снизить динамическую погрешность определения углов отклонения от горизонта в 200 раз и при наклоне изделия на малые углы позволяет определить угол азимутального рассогласования следующим образом

С учетом формул (9) и (10) находим:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Затем определяем угол азимутального рассогласования по формуле:

устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374

Углы устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 A*, устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 u устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 устройство для измерения пространственных угловых отклонений, патент № 2495374 позволяют определить ориентации базовой системы координат второй площадки X20Y2Z2 в системе координат первой площадки X10Y1Z1 .

Следовательно, предлагаемое техническое решение позволяет снизить динамическую погрешность измерения пространственных углов отклонения и при наклоне изделия на малый угол определить дополнительно угол азимутального рассогласования.

Класс G01C9/00 Приборы для измерения уклонов, например с помощью клинометров, нивелиров

электронный уровень -  патент 2527144 (27.08.2014)
способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок -  патент 2523608 (20.07.2014)
способ определения угла наклона плоскости -  патент 2521270 (27.06.2014)
датчик угла наклона -  патент 2517785 (27.05.2014)
способ дистанционного определения крутизны склона в контрольных точках лавинного очага с использованием лазерного дальномера -  патент 2509288 (10.03.2014)
уровень и ампула с пузырьком -  патент 2507481 (20.02.2014)
датчик угла наклона -  патент 2506540 (10.02.2014)
маятниковый датчик угла наклона -  патент 2500988 (10.12.2013)
лазерный нивелир на отвесе -  патент 2495373 (10.10.2013)
устройство для измерения отклонений от вертикали -  патент 2494344 (27.09.2013)
Наверх