Способ определения смещения и угла рассогласования между осью вращения платформы и осью перемещения измерительной головки

 

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 H_i(i= 1,2) и соответствующие этим перемещениям расстояния R_i(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 H_i и R_i, формируют сигнал K_i в виде зависимости K_i=R_icos + H_isin (i=1,2) для соответствующих измеренных значений перемещений измерительной головки H_i(i=1,2) и расстояний R_i(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 H_i, расстояний R_i и сигналам K_i. 2 ил.

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 H_i (i 1, 2) и соответствующие этим перемещениям расстояния R_i (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 H_i и R_i, формируют сигнал K_i в виде зависимости: K_i= R_icos + H_isin (i 1, 2) для соответствующих измеренных перемещений измерительной головки H_i (i 1, 2) и расстояний R_i (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 H_i, расстояний R_i и сигналам K_i.

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 R_y 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 K_i (i 1, 2).

K_i= R_jcos + H^*_jsin (9)
где R^*_j, H_j (j=1,2,3) координаты точек поверхности эталона.

Как следует из /5/ и /6/, значение сигнала K_i 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

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 H_i (i 1, 2) и соответствующие этим перемещениям расстояния R_i (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 H_i и R_i, формируют сигнал K_i в виде зависимости K_i= R_icos + H_isin (i 1, 2) для соответствующих измеренных значений перемещений измерительной головки H_i и расстояний R_i 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 H_i, расстояний R_i и сигналов K_i.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2