Способ определения углового положения объекта

Способ определения углового положения объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: измерительная техника , при определении параметров наклона объекта: полного угла наклона и направления наклона, - маятниковым компенсационным наклономером. Сущность изобретения: способ включает следующие операции: установка маятникового компенсационного наклономера на объекте в исходное положение , при котором ось подвеса вертикальна, а измерительная ось горизонтальна, измерение выходного сигнала наклономера, отклонение введением рассогласования в контур обратной связи наклономера подвижной системы с маятником на равные и с противоположным знаком контрольные углы, а затем на удвоенные контрольные углы, измерение в каждом угловом положении подвижной системы выходных сигналов наклономера, определение из соотношения измеренных величин параметров наклона объекта, угла и направления наклона. 1 ил. со с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) з G 01 С 9/Об, 9/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4888402/10 (22) 22.10.90 (4б) 07.09.92. Бюл. № 33 (71) Н аучно-исследо вател ьский институт а втоматики и приборостроения (72) В,Ю.Макаров, В.И.Кербер и В.В.Юрасов (5б) Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений, Справочник, M., Машиностроение, 1987, с,274-277.

"Shinko Electric Jornal", 1988, 33, ¹ 4, с,127 — 132, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГО

ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТЛ (57) Использование: измерительная техника, при определении параметров наклона объекта: полного угла наклона и направлеИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения параметров наклона объекта; полного угла наклона и направления наклона, — маятниковым компенсационным наклономером, Известен способ определения углового положения объекта маятниковым компенсационным наклономером путем установки наклономера на контролируемый объект и регистрации выходных сигналов наклономера.

Недостатком этого способа является недостаточная точность контроля углового положения контролируемого объекта, так кэк данный способ не позволяет определять полный угол и направление наклона объекта.

„„5U „„1760317 А1 ния наклона, — маятниковым компенсационным наклономером. Сущность изобретения; способ включает следующие операции: установка маятникового компенсационного наклономера на объекте в исходное положение, при котором ось подвеса вертикальна, а измерительная ось горизонтальна, измерение выходного сигнала наклономера, отклонение введением рассогласования в контур обраткой связи наклономера подвижной системы с маятником на равные и с противоположным знаком контрольные углы, а затем на удвоенные контрольные углы, измерение в каждом угловом положении подвижной системы выходных сигналов наклономера, определение иэ соотношения измеренных величин параметров наклона объекта, угла и направления наклона. 1 ил.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения параметров наклона обьекта путем установки на контролируемый объект двух маятниковых компенсационных наклономеров в положение с взаимно перпендикулярными измерительными осями и измерения выходных сигналов наклономеров.

Недостатком данного способа является а увеличение габаритно-массовых характеристик измерителя, так как необходимо использование двух наклономеров, а также необходимость наличия именно двух наклономеров. Что же касается выходной информации одного наклономера, то она также обладает недостаточной точностью для определения углового положения объекта, так

1760317

j9 = эгей

2 siny

2 (12 — 13) — (14 — 5), при В ФО ;

Q = arcsIn или

Q = Brcsin при Р Ф90О .

На чертеже изображена блок-схема устройства для реализации способа определения углового положения объекта.

Блок-схема содержит объект 1, параметры наклона которого подлежат определению, корпус 2 наклономера с ориентационной риской 3. подвижную систему 4 с маятником 5 наклономера, установленную на подвесе 6 в корпусе 2, датчик 7 угла, усилитель 8 обратной связи и датчик 9 момента наклономера, измеритель 10 выходного сигнала датчика 7, измеритель 11 выходного сигнала наклономера и блок 12 смещения нуля усилителя 8.

На Черт, также условно показаны: как не позволяет определять полный угол и направление наклона объекта.

Целью изобретения является повышение точности при одновременном повышении информативности за счет определения направления наклона при определении углового положения объекта маятниковым компенсационным наклономером.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе определения углового положения объекта, включающем установку маятникового компенсационного наклономера с вертикальной осью подвеса, горизонтальной измерительной осью и масштабным коэффициентом Ig на объект, измерение выходного сигнала 11 наклономера в исходном положении при согласованном контуре обратной связи и обработку результатов измерения, — после измерения сигнала I> вводят рассогласование в контур . обратной связи и последовательно отклоняют маятник относительно исходного положения на углы +y, +у, +2у и 2у, дополнительно измеряют выходные сигналы Iz,!з, 14 и Ь наклономера, соответственно, в каждом из положений, а направление наклона Р и угол наклона в вертикальной плоскости аопределяют из выражений; вертикальная плоскость 13 наклона объекта 1, угол а- угол отклонения оси подвеса наклономера от вертикали, угол наклона объекта в вертикальной плоскости, угол P—

5 угол отклонения маятника 5 наклономерэ от вертикальной плоскости 13 наклона оси подвесэ, азимутальный угол наклона объекта 1, характеризующий направление наклона, контрольный угол у и удвоенный

10 контрольный угол 2 у, на которые отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 при введении рассогласования в контур обратной связи.

Изобретение осуществляется путем вы15 полнения следующих операций:

1. Устанавливают корпус 2 наклономера на объекте 1 в исходное положение, при котором ось подвеса наклономера вертикальна, а измерительная ось горизонтальна, 20 при этом наклономер устанавливают на объекте 1 базовой плоскостью, имеющейся на корпусе 2 наклономера. Кроме этого, на корпусе 2 наклономера имеется контрольная риска 3, соответствующая направлению ма25 ятника 5 в режиме с замкнутой обратной связью в исходном положении (при согласованном контуре обратной связи наклономера), когда положение подвижной системы 4 на подвесе 6 в корпусе 2 относительно дат30 чика 7 угла соответствует нулевому уровню выходного сигнала датчика 7. контролируемого измерителем 10.

Эта риска 3 координирует положению

35 наклономера в азимутальной плоскости и может быть совмещена либо с какой-либо осью условно заданной системы координат, например, определенным образом связанной с объектом 1, либо может быть совмеще40 на, например, с направлением на "Север", или еще с каким-то направлением, относительно которого необходимо определить направление наклона объекта 1.

2. С помощью измерителя 11 измеряют

45 выходной сигнал !1 наклономера в исходном положении, который можно представить выражением

I1 = A ф +! ц sin а . Sin p где 11 — величина измеренного выходного

50 сигнала наклономера;

А ф — смещение нуля наклономера;

А — крутизна изменения смещения нуля;

tP — угол отклонения подвижной системы 4 вокруг оси подвеса в наклономере.от

55 положения, при котором смещение нуля соответствует нулевому уровню;

Ig — масштабный коэффициент наклономера. выходной сигнал наклономера, соответствующий воздействию на маятник 5. 1760317 полного вектора ускорения гравитационного поля Земли (g - 9,81 м/сек ); а — угол отклонения оси подвеса наклономера от вертикали, угол наклона обьекта

1 в вертикальной плоскости 13; 5

/3 — угол отклонения маятника 5 наклономера от вертикальной плоскости 13 наклона оси подвеса, азимутальный угол наклона объекта 1, характеризующий направление наклона объекта 1, или угол меж- 10 ду вертикальной плоскостью 13 наклона оси подвеса и вертикальной плоскостью, проходящей через маятник 5 и риску 3, совмещенную в исходном положении наклономера с определенным направлением, относитель- 15 но которого требуется определить угловое положение объекта 1.

3. Введением рассогласования в контур обратной связи наклономера путем смещения нуля усилителя 8 с помощью блока 12 20 отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса нэ контрольный угол +у.

При этом, практически, отклоняют подвижную систему 4, контролируя выходной 25 сигнал датчика 7 угла наклономера измерителем 10, до положения, соответствующего определенной контрольной величине выходного сигнала датчика 7 угла. Контрольная величина выходного сигнала датчика 7 30 угла выбирается исходя из конкретной конструкции наклономера, типа и схемы датчика угла, с учетом разрешающей способности датчика угла, его линейного диапазона, и углового диапазона перемещения подвиж- 35 ной системы в наклономере, определяемого расположением ограничительных упоров.

Контрольная величина выходного сигнала датчика 7 угла определяется выражением:

ug,y,=К у, где Ug.ó. — контрольная величина выходного сигнала датчика 7 угла;

К вЂ” крутизна датчика 7 угла (основная 45 техническая характеристика наклономера, которая фиксируется в технической документации при калибровке наклономера).

y — величина контрольного угла отклонения подвижной системы 4 с маятником 5. 50

4. С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал Iz наклономера, который можно представить выражением

b = А(ф+у)+ Ig sine sin Q3+y), где !г — величина измеренного выходного 55 сигнала наклономера;

y — величина контрольного угла.

5. Введением рассогласования в контур обратной связи наклономера с помощью блока 12 отклоняют подвижную истему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса относительно исходного положения на контрольный угол — у.

6. С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал 1з наклономера, который можно представить выражением:

l3 = А (ф — y) + Ig ь!п а $1п ф — y), l4= A (Q+2y)+ lg . sin а з1п ф+2у), где l4 — величина измеренного выходного сигнала наклономера.

9. Введением рассогласования в контур обратной связи наклономера с помощью блока 12 отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса относительно исходного положения на удвоенный контрольный угол — 2 у, 10. С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал Is наклономера, который можно представить выражением:

К=А (ф — 2у)+1ц з!па sin(p — 2у), где ls — величина измеренного выходного сигнала наклономера.

11. Из соотношения измеренных величин определяют параметры наклона объекта 1, — угол и Направление наклона, — no формулам

2I1 Ь+ з

2 (12 — 13} — (4 — 5) P 0 а = Btcsin а = агсза для РФ9У, где Р— азимутальный угол наклона объекта

1, характеризующий направление наклона; где !з — величина измеренного выходного сигнала наклономера.

7. Введением рассогласования в контур обратной связи наклономера с помощью блока 12 отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса относительно исходного положения на удвоенный контрольный угол + 2 у.

8. С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал l4 наклономера, который можно представить выражением:

1760317

2 11 1г + 1з

2 {12 — 13) — {14 — 15) 2 sin y

P = arctg

10, при)3 ФО ; а = arcsin а = arcsin

20 при Р Ф90 .

Составитель В.Макаров

Редактор Т,Никольская Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Т.Вашкович

Заказ 3177 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 а — угол наклона объекта 1 в вертикальной плоскости 13.

Формула изобретения

Способ определения углового положения объекта, включающий установку маятникового компенсационного наклономера с вертикальной осью подвеса, горизонтальной измерительной осью и масштабным коэффициентом !9 на объект, измерение выходного сигнала I> наклономера в исходном положении при согласованном контуре обратной связи и обработку результатов измерения, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности при одновременном повышении информативности за счет определения направления наклона, после измерения сигнала 11 вводят рассогласование в контур обратной связи и последовательно отклоняют маятник относительно исходного положения на углы + y, — y, 2 у и — 2 у и дополнительно измеряют выходные сигналы Iz. Iз, 14 и 15 наклономера соответственно в каждом из положений, а направление наклона

5 3и угол наклона в вертикальной плоскости а определяют из выражений