CZ18699U1 - Zařízení pro měření polohy a/nebo změny polohy tělesa - Google Patents

Description

Zařízení pro měření polohy a/nebo změny polohy tělesa

Oblast techniky

Technické řešení se týká, zařízení pro měření polohy a/nebo změny polohy tělesa, které je pružně uloženo a kde případná deformace tohoto tělesa v průběhu jeho pohybu je vůči dráze pohybu zanedbatelná. Takovýmto tělesem může být například prací jednotka automatické pračky nebo jiný za provozu vibrující konstrukční celek. Technické řešení řeší zařízení určené pro zjišťování změn místa a změn orientace tělesa vibrujícího v prostoru, například za účelem zkoušení konstrukčního řešení s cílem snížení vibrací nebo za účelem zjišťování tvaru minimálního potřebného volného prostoru, kolem vibrující součásti.

Dosavadní stav techniky

Vlivem buzení rotujícími částmi stroje dochází k vibracím jeho pružně uchycených konstrukčních celků. Tyto vibrace mohou být lineární, mohou být plošné, ale nejčastěji se jedná o pohyb v prostoru, kdy takové těleso nemění jen svou pozici, ale též svou orientaci vůči okolí. Při optimalizaci konstrukce takového stroje je nutno z hlediska návrhu jeho konstrukčního provedení zjiš15 ťovat časový průběh, maximální výchylku nebo obálku pohybu vibrujícího konstrukčního celku nebo vibrujících součástí, a to za různých provozních podmínek.

Je známo fotogrametrické zařízení pro snímání a zaznamenávání polohy tělesa nebo jeho části, přičemž ze sekvence po sobě následujících zjištěných poloh lze zjistit změnu polohy i změnu orientace zkoumaného tělesa v čase. Toto zařízení opticky, současně ze dvou různých směrů zaznamenává kamerovými systémy okamžitou polohu opticky zjistitelných bodů nebo čar, které jsou předem umístěny na povrchu sledovaného tělesa. Porovnáváním dvojic současně pořízených snímků s následně pořízenými snímky lze zjistit jak změnu polohy, tak změnu orientace tělesa v závislosti na čase. Nevýhodou tohoto zařízení je jeho vysoká cena. Další nevýhodou je velká pracnost, a to i přes počítačové zpracování dat, která je spojena s umístěním a případně s násled25 ným odstraněním sítě bodů nebo čar na povrchu tělesa. Navíc nelze tuto metodu použít v případech, kdy může umisťování a následné odstraňování opticky zjistitelných bodů na a z povrchu tělesa tento povrch znehodnotit.

Dále je známo, že okamžitou polohu tělesa v prostoru lze zjišťovat s využitím akcelerometrů, umístěných na sledovaném tělese. Nevýhodou použití akcelerometrů je, že stanovení okamžité polohy tělesa je spojeno s nutností dvojité integrace získaného signálu, čímž může dojít ke vzniku chyby, dané způsobem vyhodnocení.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody řeší zařízení pro měření polohy a/nebo změny polohy tělesa podle technického řešení, jehož podstatou je, že obsahuje nejméně šest snímačů vzdálenosti pro měření vzdále35 nosti mezi fixním bodem a tím bodem na povrchu tělesa, který v okamžiku měření leží vůči fixnímu bodu v určeném směru. Každý ze snímačů vzdálenosti je v kontaktu s nejméně jedním zařízením pro fixaci polohy a směru snímače vzdálenosti, přičemž směry nejméně tří snímačů vzdálenosti jsou vzájemně různé. Alternativně je podstatou, že nejméně dva snímače vzdálenosti jsou v kontaktu s tímtéž zařízením pro fixaci polohy a směru snímačů vzdálenosti. Dle dalších alter40 nativ mohou být směry nejméně dvou snímačů vzdálenosti na sebe kolmé nebo mohou být směry nejméně tři snímačů vzdálenosti rovnoběžně s prvním směrem, směry nejméně dvou snímačů vzdálenosti rovnoběžně s druhým směrem a směr nejméně jednoho snímače vzdálenosti orientován rovnoběžně se třetím směrem, kde první, druhý a třetí směr jsou vzájemně různé. Zařízení pro fixaci polohy a směru nejméně jednoho snímače vzdálenosti dle výhodné alternativy sestává z vodícího sloupu, který je spojen se základnou, přičemž na vodicím sloupu je suvně a/nebo otočně upraveno nejméně jedno rameno, obsahující nejméně jednu větev, na které je pevně nebo suvně upraven nejméně jeden snímač vzdálenosti. Dle dalších alternativ je nejméně jedna větev

- 1 CZ 18699 Ul teleskopická a/nebo otočná kolem libovolné osy nebo se mezi nejméně jedním snímačem vzdálenosti a příslušnou větví nachází prvek pro nastavení směru snímače vzdálenosti v prostoru. Nejméně jeden snímač vzdálenosti je dotykový a obsahuje bod pro kontakt s povrchem sledovaného tělesa nebo je laserový.

Výhodou technického řešení je, že obsahuje jednosložkové snímače, např. dotykové indukční snímače nebo bezdotykové laserové snímače, které jsou podstatně lacinější než dosud používaný kamerový systém. Minimální počet těchto snímačů, to je 6, odpovídá počtu stupňů volnosti tělesa v prostoru. Výhodou umístění snímačů kolmo na tři navzájem kolmé roviny je snadné a rychlé vyhodnocení. Výhodou laserových snímačů je, že, na rozdíl od dotykových snímačů, není poío třebné mazání styčných ploch, při nedodržení kolmosti směnu snímání vzdálenosti a snímané plochy tělesa nemůže dojít k poškození snímače, jelikož je snímání bezkontaktní, nedochází ke tlumení pohybu sledovaného tělesa vlivem snímání. Výhodou dotykových snímačů je, že na zkoušené těleso není nutno umisťovat reflexní plochy. Další výhodou dotykových snímačů je, že nevyžadují složitější počáteční nastavení před prvním měřením.

Přehled obrázků na výkresech

Na obrázku 1 je znázorněno zařízení podle příkladu 1, zatímco na obrázku 2 je znázorněno zařízení podle příkladu 2. Na obrázku 3 je znázorněno příkladné provedení podle příkladu 3.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Zařízení podle příkladu 1 obsahuje šest dotykových indukčních snímačů 1, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti pro snímání vzdálenosti šesti bodů na povrchu sledovaného na výkrese neznázoměného tělesa od šesti fixních bodů, a to v předem zvolených směrech. Všechny dotykové indukční snímače i, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti jsou mechanicky spojeny se zařízením 8 pro fixaci polohy a směru dotykových indukčních snímačů i, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti, které je tvořeno základnou 10 a jedním vertikálně orientovaným vodicím sloupem 9. Na vodicím sloupu 9 jsou suvně ve vertikálním směru a otočně ve vodorovné rovině upravena tři ramena 11, 12, 13. První rameno fy obsahuje dvě vzájemně kolmé větve 37, 38, které jsou rovnoběžné s vodorovnou, na vodicí sloup 9 kolmou rovinou. Nad prvním ramenem fy se na vodicím sloupu 9 nachází druhé rameno 12, které je stejné jako první rameno fy, přičemž první větev 39 druhého ramene 12 leží ve stejné rovině jako první větev 37 prvního ramene fy a druhá větev 40 druhého ramene 12 leží ve stejné rovině jako druhá větev 38 prvního ramene fy. První rovina, ve které leží první větev 37 prvního ramene fy a první větev 39 druhého ramene 12 je kolmá na druhou rovinu, ve které leží druhá větev 38 prvního ramene 11 a druhá větev 40 druhého ramene 12. První a druhá rovina jsou na sebe kolmé a jsou rovnoběžné s osou vodícího sloupu 9. Nad druhým ramenem 12 se nachází třetí rameno 13, rovněž suvně a rotačně upravené na vodicím sloupu 9, které má pouze jednu větev 41 a leží v rovině, kolmé na osu vodicího sloupu 9. Na první větvi 37 prvního ramene fy jsou prostřednictvím dvou jezdců 21, 22 suvně upraveny první a druhý dotykový indukční snímač 1, 2 vzdálenosti, zatímco na každé další větvi 38, 39, 40, 41 je suvně pomocí jednoho jezdce 23, 24, 25, 26 upraven jen jeden dotykový indukční snímač 3, 4, 5, 6 vzdálenosti. Každý dotyko40 vý indukční snímač 1, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti je určen ke snímání vzdálenosti bodu na povrchu zkoušeného tělesa od fixního bodu, představujícího nepohyblivou část dotykového indukčního snímače I, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti, přičemž každý z dotykových indukčních snímačů I, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti obsahuje rovněž výsuvnou část, na jejímž konci se nachází bod 31, 32, 33, 34, 35, 36 pro kontakt s místem na povrchu zkoumaného tělesa, které leží ve směru pohybu výsuvné části dotykového indukčního snímače i, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti. Směr pohybu výsuvné části každého dotykového indukčního snímače i, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti je orientován kolmo k větvi 37, 38, 39, 40, 41, na které se daný dotykový indukční snímač 1, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti nachází. K první rovině jsou tudíž kolmé první, druhý a čtvrtý dotykový indukční snímač 1, 2, 4 vzdálenosti, ke druhé rovině třetí a pátý dotykový indukční snímač 3, 5 vzdálenosti a ke třetí rovině je

CZ 18699 Ul kolmý šestý dotykový indukční snímač 6 vzdálenosti. Každý z dotykových indukčních snímačů 1, 2, 3, 4, 5, 6 vzdálenosti je spojen samostatným datovým přenosem 7, tvořeným kabelem, s neznázoměnou vyhodnocovací jednotkou.

Příklad 2

Příkladné provedení podle příkladu 2 se od příkladu 1 liší tím, že pro snímání vzdálenosti povrchu sledovaného tělesa od fixních bodů v předem zvolených směrech jsou použity laserové snímače 51, 52, 53, 54, 55, 56 vzdálenosti a dále tím, že druhé rameno 12 obsahuje pouze jednu větev 39, která je otočná kolem první osy 15, kolmé k vodorovné rovině a dále tím, že mezi druhým ramenem 12 a třetím ramenem 13 je vloženo čtvrté rameno 50, které rovněž obsahuje pouze ío jednu větev 41, která je vůči vodícímu sloupu 9 otočná, kolem druhé osy 42, přičemž na větvi 41, čtvrtého ramene 50 se nachází suvně upravený druhý jezdec 25, který obsahuje kulový kloub, představující prvek 14 pro nastavení směru měření pátého laserového snímače 55 vzdálenosti.

Příklad 3

Příkladné provedení podle příkladu 3 se liší od příkladného provedení podle příkladu 2 tím, že větev 39 druhého ramene 12 zahrnuje teleskopický prvek 27, sloužící k nastavení vzdálenosti snímače 54 vzdálenosti od první osy 15.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je možno využít všude tam, kde dochází ke změně umístění nebo orientace tělesa nebo ke změně tvaru tělesa, a to jak pri vývoji a výzkumu, tak v různých oblastech prů20 myslu, pri vývoji nových konstrukcí, pri sledování míry opotřebení, pri technické diagnostice nebo pri optimalizaci údržby.

Claims (9)

1. Zařízení pro měření polohy a/nebo změny polohy tělesa, vyznačující se tím, že obsahuje nejméně šest snímačů (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti pro měření

25 vzdálenosti mezi fixním bodem a tím bodem na povrchu tělesa, který v okamžiku měření leží vůči fixnímu bodu v určeném směru, přičemž každý ze snímačů (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti je v kontaktu s nejméně jedním zařízením (8) pro fixaci polohy a směru snímače (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti, přičemž směry nejméně tri snímačů (1,

2. 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti jsou vzájemně různé.

30 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že nejméně dva snímače (1, 2, 3,

4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti jsou v kontaktu s tímtéž zařízením (8) pro fixaci polohy a směru snímačů (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že směry nejméně dvou snímačů (1, 2, 3,

4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti jsou na sebe kolmé.

35 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že směry nejméně tri snímačů (1,

2, 4, 51, 52, 54) vzdálenosti jsou rovnoběžné s prvním směrem, směry nejméně dvou snímačů (3,

5, 53, 55) vzdálenosti jsou rovnoběžné s druhým směrem a směr nejméně jednoho snímače (6, 56) vzdálenosti je orientován rovnoběžně se třetím směrem, kde první, druhý a třetí směr jsou vzájemně různé.

-3CZ 18699 Ul

5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízení (8) pro fixaci polohy a směru nejméně jednoho snímače (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti sestává z vodícího sloupu (9), který je spojen se základnou (10), přičemž na vodicím sloupu (9) je suvně a/nebo otočně upraveno nejméně jedno rameno (11, 12, 13), obsahující nejméně jednu větev (37,

5 38, 39, 40, 41), na které je pevně nebo suvně upraven nejméně jeden snímač (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51,

52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti.

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že nejméně jedna větev (37, 38, 39, 40, 41) je teleskopická a/nebo otočná kolem libovolné osy (15).

7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že mezi nejméně jedním snímalo čem (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti a příslušnou větví (37, 38, 39, 40, 41) se nachází prvek (14) pro nastavení směru snímače (1, 2, 3, 4, 5, 6, 51, 52, 53, 54, 55, 56) vzdálenosti v prostoru.

8. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že nejméně jeden snímač (1, 2, 3, 4, 5, 6) vzdálenosti je dotykový a obsahuje bod (31, 32, 33, 34, 35, 36) pro kontakt s povrchem

15 sledovaného tělesa.

9. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že nejméně jeden snímač (51, 52,

53, 54, 55, 56) vzdálenosti je laserový.