NO179626B

NO179626B - position Monitors

Info

Publication number: NO179626B
Application number: NO921824A
Authority: NO
Inventors: Knut Toerklep
Original assignee: Elkem Aluminium
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 1996-08-05
Also published as: NO179626C; NO921824L; NO921824D0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for posisjonsmåling i forhold til et fritt valgt referansesystem som fastlegges ved bruk av posisjonsmåleren selv. The present invention relates to a device for position measurement in relation to a freely chosen reference system which is determined by use of the position meter itself.

Ved en rekke tilfeller er det behov for nøyaktig bestemmelse av dimensjoner på vanskelig tilgjengelige steder. Slike oppgaver kan løses ved at dimensjonene beregnes som differanser mellom målepunktenes posisjoner hvorved disse angis som koordinater i et referansesystem som er felles for samtlige målepunkter. In a number of cases, there is a need for accurate determination of dimensions in hard-to-reach places. Such tasks can be solved by calculating the dimensions as differences between the positions of the measurement points, whereby these are specified as coordinates in a reference system that is common to all measurement points.

Eksempelvis er det i aluminiumindustrien et behov for å måle tykkelsen av den såkalte "kruste" i aluminiumelektrolyseceller (aluminiumsovner), i det følgende kalt belegg. Med belegg forståes her en mer eller mindre godt definert masse, bestående av utfrossede badkomponenter samt karbon (sot), som dekker sideforingen og delvis de bunnkull som utgjør den ene elektrode (katode). Karakteristisk for miljøet er høye temperaturer (typisk 950-960 °C), aggressive smelter, og trange kanaler. Beleggets tykkelse er medbestemmende for varmebalansen i cellen, samt for strømfordeling og de magnetohydrodynamiske forhold. Med kjennskap til beleggets tykkelse ville man ha en mulighet til å optimalisere utforming og drift av elektrolyseceller som kan resultere i lengre levetid og mer effektiv produksjon. Pålitelige metoder for beregning av denne tykkelsen er ikke kjent. For example, in the aluminum industry there is a need to measure the thickness of the so-called "crust" in aluminum electrolysis cells (aluminium furnaces), hereinafter called coating. By coating is meant here a more or less well-defined mass, consisting of frozen bath components as well as carbon (soot), which covers the side lining and partly the bottom coals that make up one electrode (cathode). Characteristic of the environment are high temperatures (typically 950-960 °C), aggressive melts and narrow channels. The thickness of the coating is a determining factor for the heat balance in the cell, as well as for current distribution and the magnetohydrodynamic conditions. With knowledge of the thickness of the coating, one would have an opportunity to optimize the design and operation of electrolysis cells, which could result in a longer lifetime and more efficient production. Reliable methods for calculating this thickness are not known.

Alle kjente metoder for måling av beleggets tykkelse innebærer at et måleverktøy, i det etterfølgende kalt peilestav, innføres i det flytende bad/metall og føres til mekanisk kontakt med belegget i det ønskede måleområde, hvoretter posisjonen av kontaktpunktet bestemmes. Videre må posisjonen av et punkt som angir foringsoverflaten fastlegges. Disse posisjonene kan ikke i dag bestemmes med tilfredsstillende nøyaktig i alle aktuelle områder i ovnen. Det er således behov for en posisjonsmåler som ved å foreta slike bestemmelser av peilestavens posisjon kan benyttes å måle tykkelsen av belegget med tilstrekkelig nøyaktighet. Den må av hensyn til varmebelastningen på operatøren også være enkel og rask å betjene. All known methods for measuring the thickness of the coating involve a measuring tool, hereinafter called a dipstick, being introduced into the liquid bath/metal and brought into mechanical contact with the coating in the desired measurement area, after which the position of the contact point is determined. Furthermore, the position of a point indicating the lining surface must be determined. Today, these positions cannot be determined with satisfactory accuracy in all relevant areas of the furnace. There is thus a need for a position meter which, by making such determinations of the dipstick's position, can be used to measure the thickness of the coating with sufficient accuracy. Due to the heat load on the operator, it must also be easy and quick to operate.

Fra fransk patent nr. 2634279 er det kjent en manuelt manøverbar posisjonsmåler som omfatter flere armer utstyr med universalledd i hver ende og hvor ett av universalleddene utgjør et opphengingspunkt for en peilestav. Universalleddene er utstyrt med midler for registrering av leddbevegelsene og hvor registreringen av leddbevegelsene benyttes for beregning av peilestavens posisjon. Peilestaven er utformet som en rettlinjet målesonde i form av et rør. Denne kjente posisjonsmåler kan ikke anvendes for posisjonsmåling på vanskelig tilgjengelige steder hvor det er en forutstening at peilestaven er utstyrt med bøy for at spissen av peilestaven skal kunne føres fram til målepunktet. From French patent no. 2634279, a manually maneuverable position meter is known which comprises several arms equipped with universal joints at each end and where one of the universal joints forms a suspension point for a dipstick. The universal joints are equipped with means for recording the joint movements and where the registration of the joint movements is used to calculate the position of the dipstick. The dipstick is designed as a rectilinear measuring probe in the form of a tube. This known position meter cannot be used for position measurement in hard-to-reach places where it is a prerequisite that the dipstick is equipped with a bend so that the tip of the dipstick can be brought forward to the measuring point.

Ved den foreliggende oppfinelse er man nå kommet fra til en posisjonsmåler hvor manglene ved den kjente posisjonsmåleren er overvunnet. With the present invention, one has now arrived at a position meter where the shortcomings of the known position meter have been overcome.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en passiv, manuelt manøverbar anordning for posisjonsmåling, omfattende minst én rigid, vilkårlig utformet arm utstyrt med et universalledd i hver ende, hvor ett av universalleddene utgjør et opphengningspunkt for anordningen, en holder for en peilestav festet til det andre universalleddet, hvilke universalledd er utstyrt med midler for måling av leddbevegelsene, samt midler for overføring av registrerte bevegelser via en datalogger til en dataprosessor hvor alle vinkelutslag beregnes og i en serie transformasjoner omdannes til en koordinatangivelse i et tredimensjonalt koordinatsystem, hvilken anordning er kjennetegnet ved at holderen omfatter et rotasjonsledd hvorved holderen og derved peilestaven fritt kan roteres om sin lengdeakse, hvilket rotasjonsledd er utstyrt med midler for måling av leddbevegelsen samt midler for overføring av registrert bevegelse i rotasjonsleddet til dataprosessoren, samt at peilestaven er utskiftbar og har en vilkårlig utforming. The present invention thus relates to a passive, manually maneuverable device for position measurement, comprising at least one rigid, arbitrarily designed arm equipped with a universal joint at each end, where one of the universal joints constitutes a suspension point for the device, a holder for a dipstick attached to the other universal joint , which universal joints are equipped with means for measuring the joint movements, as well as means for transferring recorded movements via a data logger to a computer processor where all angles are calculated and in a series of transformations are converted into a coordinate indication in a three-dimensional coordinate system, which device is characterized by the holder comprises a rotary joint whereby the holder and thereby the dipstick can be freely rotated about its longitudinal axis, which rotary joint is equipped with means for measuring the joint movement as well as means for transmitting registered movement in the rotary joint to the data processor, and that the dipstick is replaceable and has a v unusual design.

I henhold til en foretrukket utførelsesform omfatter anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse to armer som er sammenknyttet med et tredje universalledd og et fritt roterende ledd hvor en peilestav kan monteres, utstyrt med vinkelmålere, samt midler for overføring av de registrerte vinkelmålingene over en datalogger til den bærbare dataprosessor. Anordningen er således som helhet et 7-akset system (men ikke begrenset til dette tall) som kombinerer stor fleksibilitet og stort måleområde med tilfredstillende nøyaktighet i koordinatangivelsene og aksepterbar måle- og beregningstid. Det bemerkes at beregningstiden øker kvadratisk med antall ledd i anordningen. Alle innretninger som registrerer leddbevegelser kan etter dette prinsipp forsegles mot ytre påvirkninger som støv og fuktighet for bibeh ol deise av nøyaktighet under målinger i felt. Videre er det benyttede formelverk så kompakt at den tilhørende dataprosessor i kraft av sin lille størrelse kan anbringes i nærhet av operatøren for umiddelbar avlesing av resultater. Den kan likeledes med relativt enkle midler også beskyttes mot sterke magnetfelter. According to a preferred embodiment, the device according to the present invention comprises two arms which are connected by a third universal joint and a freely rotating joint where a dipstick can be mounted, equipped with angle gauges, as well as means for transferring the recorded angle measurements via a data logger to the portable computer processor. The device is thus as a whole a 7-axis system (but not limited to this number) which combines great flexibility and a large measuring range with satisfactory accuracy in the coordinate specifications and acceptable measurement and calculation time. It is noted that the calculation time increases quadratically with the number of links in the device. According to this principle, all devices that record joint movements can be sealed against external influences such as dust and moisture to maintain accuracy during measurements in the field. Furthermore, the formulary used is so compact that the associated data processor can, by virtue of its small size, be placed close to the operator for immediate reading of results. It can also be protected against strong magnetic fields with relatively simple means.

Armen eller armene utgjøres fortrinnsvis av rør eller stenger av stål eller et annet hensiktsmessig materiale med nøyaktig kjent lengde. Det er spesielt foretrukket å anvende armer bestående av to parallelle stenger eller rør for å lettere å bringe de enkelte ledd i innbyrdes nøyaktig kjente posisjoner, og for justering av disse posisjoner i felt dersom kontrollmålinger tilsier dette. I en annen utførelse foreslås at leddene istedet forbindes med et tynnvegget rør av stor diameter for å redusere deformasjoner forårsaket av ujevn temperaturbelastning og kraftpåvirkninger som følge av for store vinkelutslag. Samtlige mekaniske komponenter utformes med henblikk på vektbesparelse og størst mulig vinkelutslag i de enkelte ledd for å oppnå maksimal bevegelsesfrihet og tilgjengelighet til måleområdene. The arm or arms preferably consist of pipes or rods of steel or another suitable material of precisely known length. It is particularly preferred to use arms consisting of two parallel rods or tubes to more easily bring the individual joints into precisely known positions, and to adjust these positions in the field if control measurements indicate this. In another embodiment, it is proposed that the joints are instead connected with a thin-walled pipe of large diameter to reduce deformations caused by uneven temperature loading and force effects as a result of excessive angular deflections. All mechanical components are designed with a view to saving weight and the greatest possible angular range in the individual joints to achieve maximum freedom of movement and accessibility to the measurement areas.

Midlene for vinkelmåling anordnet i universalleddene og i rotasjonsleddet utgjøres fortrinnsvis av elektriske potensiometre. Potensiometerspenningene overføres til en datalogger via kabler og fra denne som digitale signaler til en dataprosessor, som omgjør de registrerte spenninger til vinkler og deretter ut fra kjennskap til armlengdene til koordinater i det valgte referansesystem. The means for angle measurement arranged in the universal joints and in the rotary joint are preferably constituted by electric potentiometers. The potentiometer voltages are transferred to a data logger via cables and from this as digital signals to a computer processor, which converts the recorded voltages into angles and then based on knowledge of the arm lengths into coordinates in the selected reference system.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er en passiv, lett bevegelig posisjonsmåleanordning med lav masse og friksjon. Dette betyr at en operatør kan holde og manøvrere peilestaven til spissen av denne danner kontakt med målepunktet uten nevneverdig forstyrrelse av anordningen som er festet til peilestaven, hvoretter vinkelposisjonene til alle bevegelige ledd avleses og posisjon av kontaktpunktet i forhold til et referansesystem beregnes ved hjelp av dataprosessoren. Ved siden av å lette anbringelse av peilestaven i en ønsket måleposisjon muliggjør denne operatørbaserte anordning sensuell tilbakemelding slik at operatøren kan danne seg et bilde av overflatens beskaffenhet (hardhet, ruhet osv) som er viktig spesielt i forbindelse med måling av beleggtykkelser. The device according to the present invention is a passive, easily movable position measuring device with low mass and friction. This means that an operator can hold and maneuver the dipstick until its tip makes contact with the measuring point without appreciable disturbance of the device attached to the dipstick, after which the angular positions of all movable joints are read and the position of the contact point in relation to a reference system is calculated using the computer processor . In addition to facilitating placement of the dipstick in a desired measuring position, this operator-based device enables sensual feedback so that the operator can form an image of the surface's condition (hardness, roughness, etc.), which is important especially in connection with measuring coating thicknesses.

Før bruk av anordningen for posisjonsmåling må effektiv lenge og radius av den tilkoblede peilestav bestemmes og referansesystemet fastlegges, som beskrevet senere. Before using the device for position measurement, the effective length and radius of the connected dipstick must be determined and the reference system determined, as described later.

Det har vist seg at bruk av anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse i motsetning til alle tidligere kjente metoder gir tilstrekkelig nøyaktige målinger ved måling av beleggets tykkelse i alle deler av en aluminiumelektrolysecelle. Under kontrollerbare forhold kan differanser i koordinatene (en lengdeangivelse) bestemmes med en nøyaktighet som er bedre enn 1 mm for små avstander og 0.5 cm eller bedre for lengder av størrelse 2 m eller mer, avhengig av i hvilken grad de forskjellige akser aktiveres. Under de samme forhold er det maksimale måleområde 7-8 m. Selv om anordningen er beskrevet i forbindelse med målinger i aluminiumelektrolyseceller, er det således klart at anordningen kan benyttes for posisjonsmåling generelt, og spesielt for oppgaver i felt hvor av forskjellige grunner tradisjonelt måleverktøy ikke kan anvendes. It has been shown that use of the device according to the present invention, in contrast to all previously known methods, provides sufficiently accurate measurements when measuring the thickness of the coating in all parts of an aluminum electrolysis cell. Under controllable conditions, differences in the coordinates (an indication of length) can be determined with an accuracy better than 1 mm for small distances and 0.5 cm or better for lengths of size 2 m or more, depending on the degree to which the various axes are activated. Under the same conditions, the maximum measuring range is 7-8 m. Although the device is described in connection with measurements in aluminum electrolysis cells, it is thus clear that the device can be used for position measurement in general, and especially for tasks in fields where, for various reasons, traditional measuring tools are not can be used.

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningene, hvor; The present invention will now be described in more detail with reference to the drawings, where;

Figur 1 skjematisk viser en anordning for posisjonsmåling i henhold til den foreliggende oppfinnelse, Figur 2 skjematisk viser anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse i forbindelse med kalibrering og bestemmelse av den effektive lengde av et måleverktøy (peilestav), Figur 3 viser en foretrukket utførelsesform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse, og hvor Figure 1 schematically shows a device for position measurement according to the present invention, Figure 2 schematically shows the device according to the present invention in connection with calibration and determination of the effective length of a measuring tool (dipstick), Figure 3 shows a preferred embodiment of the device according to the present invention invention, and where

Figur 4 viser anordningen i figur 3 sett ovenfra. Figure 4 shows the device in Figure 3 seen from above.

På figur 1 er det skjematisk vist en posisjonsmåler bestående av tre armer 1,2 og 8 hvor den første arm 1 via et første universalledd 3 er festet til et fast punkt 4 som kan utgjøres av et kjøretøy, et stativ eller lignende. Alternativt kan aksene i opphengningsleddet skilles for en ønsket økning i maksimalt vinkelutslag. Armene 1 og 2 er forbundet ved hjelp av et annet universalledd 5. Armen 2 er via et tredje universalledd 6 tilknyttet en tredje akse 8 med en holder 7 som fritt kan rotere om sin lengdeakse. Til holderen 7 er det festet et måleverktøy (peilestav) 9 som kan ha en fritt valgt utforming. Figure 1 schematically shows a position meter consisting of three arms 1,2 and 8, where the first arm 1 is attached via a first universal joint 3 to a fixed point 4 which can be a vehicle, a stand or the like. Alternatively, the axes in the suspension joint can be separated for a desired increase in maximum angular range. The arms 1 and 2 are connected by means of another universal joint 5. The arm 2 is via a third universal joint 6 connected to a third axis 8 with a holder 7 which can freely rotate about its longitudinal axis. A measuring tool (dipstick) 9 is attached to the holder 7, which can have a freely chosen design.

Aksene i universalleddene 3, 5, 6 samt rotasjonsleddet 7 er utstyrt med ikke-viste potensiometre som benyttes for måling av vinkler. Signalene fra aksene i universalleddene 3, 5, 6 og rotasjonsleddet 7 overføres til en datalogger 10 via kabler 11. Dataloggeren 10 kommuniserer med en dataprosessor 12 over en seriell kommunikasjonslinje 13. The axes in the universal joints 3, 5, 6 and the rotary joint 7 are equipped with potentiometers (not shown) which are used for measuring angles. The signals from the axes in the universal joints 3, 5, 6 and the rotary joint 7 are transmitted to a data logger 10 via cables 11. The data logger 10 communicates with a data processor 12 over a serial communication line 13.

Anordningen holdes og manøvreres av en operatør slik at spissen av peilestaven 9 av operatøren føres til en valgt måleposisjon. Ved et tastetrykk gis det beskjed til dataprosessoren om å sende en måleordre til dataloggeren, som leser av spenningene over samtlige potensiometre og overfører disse til dataprosessoren. Posisjonen av peilestavens spiss beregnes og angis som koordinater på dataprosessorens skjerm The device is held and maneuvered by an operator so that the tip of the dipstick 9 is moved by the operator to a selected measuring position. When a key is pressed, the data processor is told to send a measurement order to the data logger, which reads the voltages across all potentiometers and transfers these to the data processor. The position of the tip of the dipstick is calculated and entered as coordinates on the data processor's screen

For beregning av koordinatene til målepunktets posisjon i henhold til det eksternt fastlagte koordinatsystem opprettes først tre lokale, tredimensjonale koordinatsystemer som sammenfaller med universalleddene 3, 5 og 6, kfr. Figur 2. Anordningen plasseres for dette formål i en målejig slik at aksene i universalleddene 3 og 5 ordnes parallelt og i en kjent avstand fra hverandre, hvoretter forbindelsesarmen 1 mellom universalleddene festes. Dette gjentas for leddene 5 og 6 og arm 2. Armene mellom universalleddene faller sammen med X-aksene i de lokale koordinatsystemene. Det defineres videre en Z og en Y-akse for hvert av universalleddene som faller sammen med aksene i disse leddene. Man har derved opprettet et rettvinklet, tredimensjonalt koordinatsystem for hvert av de tre universalleddene hvor X-aksene er sammenfallende og hvor Y og Z aksene er par allellfor skjøvet i en kjent avstand. To calculate the coordinates of the position of the measuring point according to the externally determined coordinate system, three local, three-dimensional coordinate systems are first created which coincide with the universal joints 3, 5 and 6, cf. Figure 2. The device is placed for this purpose in a measuring jig so that the axes in the universal joints 3 and 5 are arranged parallel and at a known distance from each other, after which the connecting arm 1 between the universal joints is attached. This is repeated for joints 5 and 6 and arm 2. The arms between the universal joints coincide with the X-axes in the local coordinate systems. A Z and a Y axis are also defined for each of the universal joints that coincide with the axes of these joints. A right-angled, three-dimensional coordinate system has thereby been created for each of the three universal joints where the X-axes are coincident and where the Y and Z-axes are pairs alleles shifted by a known distance.

Det opprettes videre et fjerde lokalt koordinatsystem med origo i skjæringspunktet mellom den tilkoblede peilestavs effektive lenge og radius, og med Z-aksen sammenfallende med radien fra skjæringspunktet og til spissen av peilestaven. Dette skjæringspunktet bestemmes i en egen prosedyre beskrevet senere. A fourth local coordinate system is also created with the origin at the intersection between the connected dipstick's effective length and radius, and with the Z-axis coinciding with the radius from the intersection to the tip of the dipstick. This point of intersection is determined in a separate procedure described later.

Potensiometrene for hver av aksene kalibreres ved å gi disse kjente vinkelutslag og registrere motstandene. Potensiometrenes motstand ved en tilfeldig valgt, men kjent vinkel må videre bestemmes. Ved dette anbringes i prinsippet anordningen i en rettlinjet tilstand som vist i Figur 2, hvor alle vinkler defineres som null. Tilstanden oppnås ved å gi hver enkelt akse et tilfeldig, men nøyaktig likt utslag til begge sider, og bestemme den motstand som tilsvarer den midlede vinkel. Nullvinkelmotstanden til rotasjonledd 7's potensiometer registreres når den tilkoblede peilestavs spiss befinner seg i den rettlinjede forlengelse av universalleddene 5 og 6, eksempelvis som bestemt ved optisk innsikting. Under dette må ikke punkt 14 beveges vekk fra nullvinkelen for Z-aksen i universalledd 6. Samtlige nullvinkelmotstander legges så inn i dataprosessoren ifølge en skjermbasert dialog. The potentiometers for each of the axes are calibrated by giving these known angles and recording the resistances. The resistance of the potentiometers at a randomly chosen but known angle must further be determined. In principle, this places the device in a rectilinear state as shown in Figure 2, where all angles are defined as zero. The condition is achieved by giving each individual axis a random but exactly equal deflection to both sides, and determining the resistance corresponding to the mean angle. The zero angle resistance of the rotary joint 7's potentiometer is recorded when the tip of the connected dipstick is located in the rectilinear extension of the universal joints 5 and 6, for example as determined by optical inspection. During this, point 14 must not be moved away from the zero angle for the Z axis in universal joint 6. All zero angle resistors are then entered into the data processor according to a screen-based dialog.

På denne måte kan for ethvert utslag fra utgangsstillingen for aksene, de elektriske signaler fra potensiometrene etter omforming til motstander angi vinkler i de lokale koordinatsystemene. Ut fra disse vinkelmålingene og med kjennskap til armenes lengde kan koordinatene til spissen av den peilestav som er tilkoblet anordningen etter en serie transformasjoner angis i forhold til et eksternt koordinatsystem fastlagt som beskrevet nedenfor. In this way, for any deviation from the initial position of the axes, the electrical signals from the potentiometers after transformation into resistors can indicate angles in the local coordinate systems. Based on these angle measurements and with knowledge of the length of the arms, the coordinates of the tip of the dipstick which is connected to the device after a series of transformations can be specified in relation to an external coordinate system determined as described below.

Disse innstillinger av anordningen foretas i prinsippet bare én gang. Dersom de beregnede koordinater for den tilkoblede peilestavs spiss 12 ikke forblir uendret når spissen holdes i ro mens samtlige av anordningens akser beveges, er dette et tegn på mekanisk deformasjon av anordningen som krever ny kalibrering, vanligvis begrenset til fornyet behandling i målejig og/eller ny bestemmelse av effektiv lengde og radius av peilestaven. These settings of the device are made in principle only once. If the calculated coordinates for the connected dipstick tip 12 do not remain unchanged when the tip is held still while all of the device's axes are moved, this is a sign of mechanical deformation of the device that requires a new calibration, usually limited to renewed treatment in a measuring jig and/or new determination of the effective length and radius of the dipstick.

Bestemmelse av peilestavens effektive lengde og radius foretas i felt, før bruk, ved at peilestaven i den posisjon som er vist på figur 2 dreies 180° om rotasjonsleddet 7 til posisjonen 13 vist i figur 2, uten at universalleddene beveges. Den effektive lengde og radius av peilestaven bestemmes deretter som lengdene a og b på figur 2. Lengdene a og b legges så inn i dataprosessoren ifølge en skjermdialog. Anordningens dimensjoner forøvrig er faste, kjente og permanent innlagt i dataprosessorens program. Determination of the dipstick's effective length and radius is carried out in the field, before use, by turning the dipstick in the position shown in Figure 2 180° around the rotation joint 7 to the position 13 shown in Figure 2, without moving the universal joints. The effective length and radius of the dipstick are then determined as the lengths a and b in Figure 2. The lengths a and b are then entered into the data processor according to a screen dialog. The device's dimensions are otherwise fixed, known and permanently entered into the data processor's program.

Under de kalibreringer og målinger som er beskrevet over benyttes anordningens egne midler. Alle spenninger registreres av dataloggeren under programkontroll av dataprosessoren som overvåker prosedyrene, og eksempelvis varsler dersom universalledd 6 ikke er i ro under kalibrering av peilestaven. During the calibrations and measurements described above, the device's own means are used. All voltages are recorded by the data logger under program control by the computer processor which monitors the procedures, and for example warns if universal joint 6 is not at rest during calibration of the dipstick.

Ved bruk av anordningen for posisjonsmåling fastlegges først et egnet tredimensjonalt referansesystem (koordinatsystem) ved hjelp av anordningen selv. Dette skjer ifølge en skjermbasert dialog hvor operatøren bes berøre tre punkter med peilestavens spiss 12. Det første bestemmer referansepunktet (origo). De andre punkter velges fritt langs X og Y aksene. Hver berøring avsluttes med et tastetrykk. Etter tredje tasting beregner dataprosessoren de vektorer som definerer referansesystemet. Disse lagres for senere bruk under posisjonsmålingene. Operatøren kan på forhånd velge en preferert eller dominerende referanseakse for å øke nøyaktigheten i målingene, de to resterende akser settes da vinkelrett på denne. Det er således origo og X-Y planet samt den prefererte akse som primært fastlegges. Den faktiske, målte vinkel mellom X og Y aksene kan fremkalles om ønsket. When using the device for position measurement, a suitable three-dimensional reference system (coordinate system) is first determined using the device itself. This happens according to a screen-based dialogue where the operator is asked to touch three points with the dipstick's tip 12. The first determines the reference point (origin). The other points are freely selected along the X and Y axes. Each touch ends with a key press. After the third keying, the data processor calculates the vectors that define the reference system. These are stored for later use during the position measurements. The operator can select a preferred or dominant reference axis in advance to increase the accuracy of the measurements, the two remaining axes are then set perpendicular to this. It is thus the origin and the X-Y plane as well as the preferred axis that are primarily determined. The actual, measured angle between the X and Y axes can be recalled if desired.

Posisjonsmålinger kan nå foretas ved at operatøren fører spissen av måleverktøyet til aktuelle måleposisjoner, og ved tastetrykk gir beskjed til dataprosessoren om at universalleddenes og rotasjonsleddets vinkler skal avleses for hvert målepunkt, hvoretter peilestavens spissposisjon beregnes og angis som koordinater i referansesystemet. Forutsetningen er dog at det faste punktet for anordningen ikke forandres mellom målingene, eller at det, dersom det faste punktet beveges, opprettes et nytt referansesystem som er identisk med det foregående. Position measurements can now be carried out by the operator moving the tip of the measuring tool to relevant measuring positions, and by pressing a key informs the computer processor that the angles of the universal joint and the rotary joint are to be read for each measuring point, after which the tip position of the dipstick is calculated and entered as coordinates in the reference system. The prerequisite is, however, that the fixed point for the device does not change between measurements, or that, if the fixed point is moved, a new reference system is created which is identical to the previous one.

På figur 3 og 4 er det vist en foretrukket utførelsesform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Figures 3 and 4 show a preferred embodiment of the device according to the present invention.

For tilsvarende deler er det på figur 3 og 4 benyttet samme henvisningstall som på figur 1 og 2. For corresponding parts, figures 3 and 4 use the same reference numbers as figures 1 and 2.

På figur 3 og 4 er det vist en anordning for posisjonsmåling bestående av to armer Figures 3 and 4 show a device for position measurement consisting of two arms

1 og 2 samt tre universalledd 3, 5, 6, hvor universalleddet 3 er festet til et fast punkt 4. Videre omfatter anordningen en holder 7 for et måleverktøy (peilestav) 9. Holderen 7 er integrert med et rotasjonsledd som er innrettet til fritt å kunne rotere om aksen 8. Universalleddene 3, 5, 6 og rotasjonsleddet 7 har innebygde potensiometre (ikke vist). Signalene fra potensiometrene føres via kabler 11 til en datalogger 10 som er under programkontroll av en dataprosessor 12 over en seriell kommunikasjonslinje 13. Armene 1 og 2 på anordningen vist på figur 3 og 4 utgjøres hver av to parallelle stenger eller rør 20 med en festemekanisme (ikke vist) som låses etter at korresponderende akser i universalleddene i en målejig (ikke vist) er parallelt anordnet. 1 and 2 as well as three universal joints 3, 5, 6, where the universal joint 3 is attached to a fixed point 4. Furthermore, the device comprises a holder 7 for a measuring tool (dipstick) 9. The holder 7 is integrated with a rotation joint which is designed to freely could rotate about the axis 8. The universal joints 3, 5, 6 and the rotation joint 7 have built-in potentiometers (not shown). The signals from the potentiometers are fed via cables 11 to a data logger 10 which is under program control by a data processor 12 over a serial communication line 13. The arms 1 and 2 of the device shown in figures 3 and 4 each consist of two parallel rods or tubes 20 with a fastening mechanism ( not shown) which is locked after corresponding axes in the universal joints in a measuring jig (not shown) are arranged in parallel.

Claims

1. Passive, manually maneuverable device for position measurement, comprising at least one rigid, arbitrarily designed arm (1,2), which is equipped with a universal joint (3, 6) at each end, where one of the universal joints (3) forms a suspension point for the device, a holder (7) for a dipstick (9) attached to the second universal joint (6), which universal joint (3,6) is equipped with means for measuring the joint movements, as well as means for transferring registered movements to a data processor (12) where all angles are calculated and in a series of transformations converted into a coordinate indication in a three-dimensional coordinate system, characterized in that the holder (7) comprises a rotation joint whereby the holder (7) and thereby the dipstick (9) can be freely rotated about its longitudinal axis, which rotation joint is equipped with means for measuring the joint movement as well as means for transferring registered movement in the rotational joint to the data processor (12), and that the dipstick (9) is replaceable and has an arbitrary design Eng.