RU2523608C1 - Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок - Google Patents
Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523608C1 RU2523608C1 RU2013101818/28A RU2013101818A RU2523608C1 RU 2523608 C1 RU2523608 C1 RU 2523608C1 RU 2013101818/28 A RU2013101818/28 A RU 2013101818/28A RU 2013101818 A RU2013101818 A RU 2013101818A RU 2523608 C1 RU2523608 C1 RU 2523608C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sin
- angle
- angles
- horizon
- site
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
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:
где
ΔА* - угол азимутального рассогласования;
ΔА - угол азимутального рассогласования, взятый из чертежа изделия;
- углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия;
Description
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:
ΔА* - угол азимутального рассогласования;
ΔА - угол азимутального рассогласования, взятый из чертежа 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
и
. 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
и
, 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
и
.
Поворачивают платформы с измерителями наклона на угол +90°, в азимутальной плоскости измеряют углы отклонения осей чувствительности ИГ-1 и ИГ-2:
и
, 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
определяет отклонение оси OY1 от горизонта, а угол
определяет отклонение оси ОХ1 от горизонта. Аналогично углы А2,
и
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+ΔАH=А2H, где ΔАН - угол азимутального рассогласования между площадками, взятый из чертежа изделия. Считая, что ускорение силы тяжести
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
,
,
и
малыми и основание не совершает колебаний. Тогда для ИГ-1:
А для ИГ-2 значения измеряемых ускорений запишутся в виде:
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:
Считая угол φ3 малым, запишем выражения (3) и (4) в виде:
С учетом (7) и (8) выражения (5) и (6) могут быть записаны в виде:
Из выражений (9) и (10) определим:
Углы отклонения от горизонта найдем из выражений (1), (2), (7), (8):
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:
а вдоль оси ОХГ действует ускорение:
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:
Измеряемое значение углов:
Представим:
С учетом (21) и (22) представим выражение (19) в виде:
Для второй контролируемой площадки:
Динамическую погрешность измерения угла азимутального рассогласования определим, записав проекции ускорений, действующих на оси ОХ1, OY1 с учетом (17) и (18) при φ3≠0:
Так как:
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:
Динамическая погрешность определения азимутального угла для второй площадки:
Определим погрешность измерения разности горизонтальных углов с учетом (24)÷(26):
Максимальные значения величин (33) и (34):
Для разности азимутальных углов динамическая погрешность с учетом (31) и (32) выразится в виде:
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:
A1=0
A2=45°
Тогда согласно (35) и (36) с учетом ΔА=0 получим:
Максимальное значение погрешности разности азимутальных углов с учетом (32) запишем в виде:
Угол наклона изделия имеет порядок 5°. Тогда:
При развороте платформы ИГ-1 с измерителем наклона на угол ΔA в азимутальной плоскости, значение угла А2 можно представить в виде:
где ΔА - угол равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2 площадок 1 и 2 (взят из чертежа изделия).
Тогда с учетом (40) и (41) выражения (35) и (36) можно представить в виде:
Выражение (37) с учетом (40) и (41) запишется в виде:
Оценим динамическую погрешность с учетом того, что
имеет порядок 15 уг.мин., или (δAg)max=45·10-4 рад.:
Тогда:
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:
Затем определяем угол азимутального рассогласования между площадками по формуле:
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
и X20Y2Z2. Пусть система координат X20Y2Z2 повернута относительно системы, в которой производили измерения
(фиг.2б) на углы
,
, и
.
Изображенной на фиг.2б и системе координат X10Y1Z1 изображенной на фиг.2а, матрица перехода будет иметь вид:
Тогда:
Элементы матрицы М определяются соотношениями (46). Тогда направляющие косинусы системы координат второй площадки в системе координат первой площадки запишутся в виде:
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.
Claims (1)
- 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101818/28A RU2523608C1 (ru) | 2013-01-15 | 2013-01-15 | Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101818/28A RU2523608C1 (ru) | 2013-01-15 | 2013-01-15 | Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013101818A RU2013101818A (ru) | 2014-07-20 |
RU2523608C1 true RU2523608C1 (ru) | 2014-07-20 |
Family
ID=51215383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013101818/28A RU2523608C1 (ru) | 2013-01-15 | 2013-01-15 | Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523608C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU517787A1 (ru) * | 1974-12-24 | 1976-06-15 | Предприятие П/Я Г-4805 | Наклономер |
GB2092754A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-18 | Leak & Detection Devices Ltd | Sensing tilt |
US4378693A (en) * | 1981-02-11 | 1983-04-05 | Hambro International (Structures) Limited | Deflection measuring system |
-
2013
- 2013-01-15 RU RU2013101818/28A patent/RU2523608C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU517787A1 (ru) * | 1974-12-24 | 1976-06-15 | Предприятие П/Я Г-4805 | Наклономер |
GB2092754A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-18 | Leak & Detection Devices Ltd | Sensing tilt |
US4378693A (en) * | 1981-02-11 | 1983-04-05 | Hambro International (Structures) Limited | Deflection measuring system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Высокоточные угловые измерения (под редакцией Ю.Г.Якушенкова). М. "Машиностроение". 1987. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013101818A (ru) | 2014-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10550686B2 (en) | Tumble gyro surveyor | |
EP2962063B1 (en) | Attitude measurement system and method | |
US20080046221A1 (en) | Method and system for automatically performing a study of a multidimensional space | |
KR20160003772A (ko) | 순환 센서 어레이 | |
CN110440743A (zh) | 一种基于基线的隧道变形监测方法、系统、介质及设备 | |
CN108458710A (zh) | 位姿测量方法 | |
JP2007263689A (ja) | 外部情報を得られない環境における装置の方位計測方法 | |
RU2523608C1 (ru) | Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок | |
JP2014041117A (ja) | 地中掘削位置を計測する方法、地中掘削位置計測装置及び非開削工法用掘削システム | |
US20100268508A1 (en) | System and method for measuring tilt using lowest degrees of freedom of accelerometer | |
JP2018179533A (ja) | 倒れ測定装置、それを用いる鉄骨建て方精度測定方法、倒れ測定装置のキャリブレーション方法、及び、倒れ測定処理プログラム | |
JP2006162539A (ja) | 変位測定方式及び方法 | |
Filatov et al. | Studying the static errors of MEMS accelerometer triad in quasiharmonic oscillation mode | |
RU2486472C1 (ru) | Способ калибровки чувствительных элементов бесплатформенной инерциальной навигационной системы в полете | |
JP2640766B2 (ja) | レーザ変位計による2次元計測における相対角度の検出方法と装置 | |
RU2348009C1 (ru) | Гравиметрический способ определения уклонения отвесной линии в океане на подвижном объекте | |
JP5030917B2 (ja) | 姿勢測定方法及び研削装置 | |
JP6800049B2 (ja) | 建物の振動測定方法 | |
RU2495374C1 (ru) | Устройство для измерения пространственных угловых отклонений | |
JPH0814903A (ja) | 測量機 | |
Łuczak | Tilt measurements in mechatronic devices and mobile microrobots | |
JP4792600B2 (ja) | 孔路計測方法及び装置 | |
JP2006047295A (ja) | 方位計測装置 | |
JP6599137B2 (ja) | 平面形状測定装置及び平面形状算出システム | |
RU2429449C1 (ru) | Способ определения погрешности измерения углов наземным лазерным сканером |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150116 |