способ определения смещения и угла рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки
Классы МПК: | G01B7/28 для измерения контуров или кривых G01B7/14 для измерения расстояния или зазора между разнесенными предметами или отверстиями |
Автор(ы): | Леденев Г.Я. |
Патентообладатель(и): | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-11-18 публикация патента:
27.09.1997 |
Использование: в измерительной технике для определения смещения между измерительными осями. Сущность изобретения: в способе определения смещения и угла рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки, заключающемся в том, что осуществляют вращение платформы с установленной на ней деталью, перемещают измерительную головку, измеряют расстояние от оси измерительной головки до точек поверхности детали и само перемещение измерительной головки, в качестве детали используют эталон в виде двух соосно расположенных цилиндров разных диаметров, оси симметрии которых совмещают с осью вращения платформы, при повороте платформы последовательно фиксируют значения перемещений измерительной головки Hi(i= 1,2) и соответствующие этим перемещениям расстояния Ri(i= 1,2) от оси измерительной головки до боковой поверхности цилиндра одного диаметра, угол рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки определяют по зафиксированным значениям Hi и Ri, формируют сигнал Ki в виде зависимости Ki=Ricos + Hisin (i=1,2) для соответствующих измеренных значений перемещений измерительной головки Hi(i=1,2) и расстояний Ri(i=1,2) от оси измерительной головки до боковых поверхностей цилиндров разных диаметров, а смещение между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки определяют по измеренным значениям Hi, расстояний Ri и сигналам Ki. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ определения смещения и угла рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки, заключающийся в том, что осуществляют вращение платформы с установленной на ней деталью, перемещают измерительную головку, измеряют расстояние от оси измерительной головки до точек поверхности детали и само перемещение измерительной головки, по полученным данным определяют смещение и угол рассогласования, отличающийся тем, что в качестве детали используют эталон в виде двух соосно рассположенных цилиндров разных диаметров, ось симметрии которых совмещают с осью вращения платформы, при повороте платформы последовательно фиксируют значения перемещений измерительной головки Hi (i 1, 2) и соответствующие этим перемещениям расстояния Ri (i 1, 2) от оси измерительной головки до боковой поверхности цилиндра одного диаметра, угол рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки определяют по зафиксированным значениям Hi и Ri, формируют сигнал Ki в виде зависимости Ki= Ricos + Hisin (i 1, 2) для соответствующих измеренных значений перемещений измерительной головки Hi и расстояний Ri от оси измерительной головки до боковых поверхностей цилиндров разных диаметров, а смещение между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки определяют по измеренным значениям перемещений Hi, расстояний Ri и сигналов Ki.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике определения смещения между измерительными осями. Известен способ [1] определения смещения и угла рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки, включающий измерение координат перемещения измерительной головки относительно базовой поверхности с помощью специальных (дополнительных) инструментов и определение смещения и угла рассогласования по результатам измерения. Недостаток этого способа состоит в сложности определения (дополнительного конструирования) базовой поверхности, однозначно характеризующей с заданной точностью положение измерительной головки относительно этой поверхности, а также в необходимости использования дополнительного измерительного оборудования. Наиболее близким к предлагаемому является способ [2] определения смещения и угла рассогласования, заключающийся в том, что осуществляют вращение платформы с установленной на ней деталью, перемещают измерительную головку, измеряют расстояние от измерительной головки до точек поверхности детали и по полученным данным определяют смещение и угол рассогласования. Недостаток этого способа состоит в том, что точность определения смещения и угла рассогласования зависит от конструктивных параметров измерительной установки и регулировочных приспособлений, позволяющих уменьшать величину смещения и угла рассогласования. Точность установки и определения этих величин низка. Цель изобретения упрощение реализации способа за счет отсутствия необходимости регулировки и повышение точности измерения. Цель достигается тем, что способ определения смещения и угла рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки, заключающийся в том, что осуществляют вращение платформы с установленной на ней деталью, перемещают измерительную головку, измеряют расстояние от измерительной головки до точек поверхности детали, и само перемещение измерительной головки предполагает в качестве детали использование эталона в виде соосно расположенных цилиндров разных диаметров, ось симметрии которых совмещают с осью вращения платформы, при повороте платформы последовательно фиксируют значения перемещений измерительной головки Hi (i 1, 2) и соответствующие этим перемещениям расстояния Ri (i 1, 2) от оси измерительной головки до боковой поверхности цилиндра одного диаметра, угол рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки определяют по зафиксированным значениям Hi и Ri, формируют сигнал Ki в виде зависимости: Ki= Ricos + Hisin (i 1, 2) для соответствующих измеренных перемещений измерительной головки Hi (i 1, 2) и расстояний Ri (i 1, 2) от оси измерительной головки до боковых поверхностей цилиндров разных диаметров, а смещение между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки определяют по измеренным значениям перемещений Hi, расстояний Ri и сигналам Ki. На фиг. 1 представлена схема расположения осей измерения и перемещения измерительной головки и система координат. На этой схеме X, Y, Z базовая (исходная) система координат (базис J), l1 ось вращения платформы (совпадает с осью 0Z), l2 ось перемещения измерительной головки, X*, Y*, Z* система координат (базис J*), связанная с измерительной головкой (Z совпадает с осью l2), X* перпендикулярна Z* и совпадает с направлением измерения, Y* перпендикулярна плоскости Z*0"X*, 0" начало координат, точка пересечения оси l2 с плоскостью X0Y, угол рассогласования между осями l1 и l2, Dx и y -координаты точки О1 в базисе J (смещение оси l2), RH координаты точка A в базисе J, R*, H* координаты точки A в базисе J*. На фиг.2 изображена проекция осей на плоскость X0Y. Оценим вначале влияние координат x, y на погрешность измерения. Для малых значений x, y и (фиг.2) имеем:При R**>> y получим:
Откуда погрешность R
Как следует из /3/, погрешность измерения R линейно зависит от X и нелинейно от Y, причем влияние значения Y на погрешность R значительно слабее. Например, при R*>> 100 мм, y = 2 мм погрешность Ry составляет приблизительно 0,01 мм, что значительно меньше y. Учитывая незначительное влияние смещения y на погрешность R, будем считать, что ось перемещения измерительной головки параллельна плоскости X0Z. Рассмотрим процесс определения смещения x, y и угла рассогласования . В соответствии с фиг.1 имеем:
где H, R и H*, R* координаты точки A поверхности эталона в базисах J и J* соответственно. Измерительная установка, реализующая способ, содержит вращающуюся платформу, на которой установлен эталон, имеющий две цилиндрические поверхности диаметром D1 (радиус R1) и D2 (радиус R2), оси симметрии которых совпадают с осью вращения платформы l1. Процесс определения угла рассогласования осуществляется следующим образом. На поверхности диаметром D фиксируются две различные точки с координатами R*11, H*11 и R*12, H*12. Из /4/ имеем:
откуда
где относительное перемещение измерительной головки. Таким образом, производя измерение и фиксацию координат R*, H* двух разных точек поверхности эталона одного диаметра, можно определить угол рассогласования между осью вращения платформы l1 и осью перемещения измерительной головки l2 согласно /8/. После определения значения v сформируем сигнал Ki (i 1, 2). Ki= Rjcos + H*jsin (9)
где R*j, Hj (j=1,2,3) координаты точек поверхности эталона. Как следует из /5/ и /6/, значение сигнала Ki для одного и того же диаметра измеряемой поверхности неизменно и может быть определено для любой точки поверхности с координатами R*j, H*j. Процесс определения смещения = (x, y)
(10)
реализуется следующим образом. На поверхности эталона радиусом R1 измеряются и фиксируются координаты точки R*1, H*1, а на поверхности эталона радиусом R2 измеряются и фиксируются координаты второй точки R*2, H*2. Затем формируются сигналы:
Определение смещения производится следующим образом. Из равенства
находятся значения x и y.
В способе определение смещения и угла рассогласования v позволяет повысить точность измерения. Использование способа позволяет свести практически к нулю погрешность измерения DH и P.о
Класс G01B7/28 для измерения контуров или кривых
Класс G01B7/14 для измерения расстояния или зазора между разнесенными предметами или отверстиями