Способ определения геометрических параметров изделий и целевой знак для определения геометрических параметров изделий

Способ определения геометрических параметров изделий и целевой знак для определения геометрических параметров изделий

Реферат

 

Изобретения относятся к области определения геометрических параметров изделий средствами геодезии и могут быть использованы в машиностроении, строительстве, геологии и в других отраслях народного хозяйства. Способ заключается в том, что ориентируют изделие в рабочем пространстве геодезических измерительных средств и отклоняющих элементов. Устанавливают целевые знаки со сферическими поверхностями в контрольных точках на поверхности изделия, в рабочем пространстве измерительных средств в окрестности изделия, на геодезических измерительных средствах и на отклоняющих элементах. Совмещают центры сферических поверхностей целевых знаков с контрольными точками и с характерными точками измерительных средств и отклоняющих элементов и/или устанавливают с заданным смещением от указанных точек. Выполняют операции геометрической увязки измерительных средств и отклоняющих элементов, визирования целевых знаков, измерения угловых и линейных координат центров их сферических поверхностей и расчетов геометрических параметров изделий по результатам измерений. Целевой знак для определения геометрических параметров изделий содержит базирующий элемент с фиксатором его положения на контролируемом изделии и/или в его окрестности и закрепленный на базирующем элементе визирный элемент. Часть поверхности визирного элемента выполнена сферической в виде шарового сегмента. Базирующий элемент выполнен в виде сменного переходника, дополняющего поверхность визирного элемента до полусферы или до шарового сектора. Целевой знак снабжен сменным сферическим зеркальным отражателем на поверхности визирного элемента и фиксирующими цанговыми втулками, устанавливаемыми в сквозном отверстии шарового сегмента. Технический результат состоит в расширении технологических возможностей и повышении точности при определении геометрических параметров изделий. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретения относятся к области определения геометрических параметров изделий (объектов) средствами геодезии и могут быть использованы в машиностроении, строительстве, геологии и в других отраслях народного хозяйства.

Известны способы определения геометрических параметров изделий по координатам дискретных контрольных точек, включающие ориентирование изделия в рабочем пространстве геодезических измерительных средств, установку на изделии и вне изделия целевых знаков, сопрягаемых механически или (и) оптически с контрольными точками, визирование целевых знаков, измерение их координат с помощью одного комплекта оптических (или лазерных) измерительных приборов при наличии непосредственной видимости всех целевых знаков (прямые измерения) или с помощью нескольких комплектов приборов и отклоняющих элементов, например, коллиматоров, плоских зеркал, геометрически увязанных между собой, при наличии видимости с каждого комплекта приборов лишь части целевых знаков (косвенные и совокупные измерения), а также расчет геометрических параметров изделий по результатам измерений.

При этом визирование целевых знаков производят путем совмещения перекрестия нитей зрительной трубы прибора с одним или двумя перекрестиями нитей, или с биссектором на пластинчатом или коллиматорном целевом знаке, а также путем совмещения лазерного луча с центром позиционно-чувствительного целевого знaкa, что подтверждается показаниями приборов контроля и индикации.

Такие способы визирования предопределяют ортогональность конструкции целевых знаков и накладывают существенные ограничения на углы визирования. Измерения и расчеты геометрических параметров, как правило, производятся в системе прямоугольных координат, для чего и изделия и измерительные приборы предварительно выставляются относительно поля гравитации.

Применение лазерных приборов, голографии позволяет достичь высоких результатов по точности выполнения операций контроля и особенно центрирования различных деталей, узлов и агрегатов (см., например, книгу Е.Т. Вагнера и др. "Лазерные и оптические методы контроля в самолетостроении", М. , "Машиностроение", 1977 г., стр. 25-29; 69-70; 127-129; 146-150; 165-171).

Однако известные способы определения геометрических параметров изделий при использовании целевых знаков с ограниченными углами визирования требуют для измерения координат контрольных точек применять большое количество геодезических приборов и отклоняющих элементов, что ограничивает технологические возможности, повышает трудоемкость контрольных операций и в ряде случаев приводит к накоплению погрешностей измерений.

Известен способ определения геометрических параметров изделий на основе разработанной фирмой Хьюлетт-Паккард (США) системы Э822А, принятый авторами за прототип (Outillage d'alignement sur chaine Air et Cosmos 1981, 858, р. 23, 111 (англ.) - Реф. Техника, технология, экономика, М.Р.С. Сер. Т, 1981, 29, реф. J 0009, J 600084).

Способ включает в себя установку целевых знаков ортогональной конструкции, визирование целевых знаков, измерение полярных координат контрольных точек с помощью двух геометрически увязанных электронно-цифровых теодолитов и преобразование с помощью встроенной ЭВМ полярных координат в прямоугольные.

Однако указанный способ обладает ограниченными технологическими возможностями как по углам визирования, так и по точности измерений из-за того, что применен способ прямых угловых засечек при малом базисе и, следовательно, с углами засечек, далекими от оптимальных значений (см. "Справочное пособие по прикладной геодезии" под. ред. В.Д. Большакова, М., "Недра", 1987 г., с. 240).

Задачей изобретений является расширение технологических возможностей и повышение точности при определении геометрических параметров изделий (объектов).

Для решения задачи предлагается способ определения геометрических параметров изделий (объектов) по координатам дискретных контрольных точек, заключающийся в том, что изделие устанавливают и, при необходимости, ориентируют в рабочем пространстве геодезических измерительных средств и отклоняющих элементов, устанавливают целевые знаки в контрольных точках на поверхности изделия и в рабочем пространстве измерительных средств в окрестности изделия, осуществляют визирование целевых знаков и определяют координаты контрольных точек, по которым судят о геометрических параметрах изделия. Предлагаемый способ от известных отличается тем, что используют целевые знаки со сферическими поверхностями, центры которых совмещают с контрольными точками или устанавливают с заданным смещением от них, определяют координаты центров сфер, которые используют для определения координат контрольных точек.

Применение сферических целевых знаков (СЦЗ) существенно снижает или даже снимает ограничения по углам визирования и углам засечек, однако при этом встает новая задача определения координат центров сферы СЦЗ.

Визирование СЦЗ и определение угловых координат центра их сферы можно производить до контуру сферы путем наведения на СЦЗ ряда концентрических окружностей или равноудаленных от центра перекрестия нитей зрительной трубы рисок.

Для тех случаев, когда сфера СЦЗ даже усечена, но имеет зеркальную поверхность, предлагается другой способ выполнения операции визирования и определения угловых координат центра сферы, когда на сферическую зеркальную поверхность СЦЗ направляют по оси визирования пучок света, а перекрестие нитей зрительной трубы наводят на изображение источника света.

Визирование СЦЗ и определение угловых координат центра их сферы позволяет с помощью нивелиров, теодолитов и других геодезических приборов расширить технологические возможности при выполнении операций нивелировки, центрирования объектов, определения координат контрольных точек методами прямых и обратных угловых засечек при оптимальных значениях углов засечки и при выполнении других операций. Но предлагаемый способ с использованием СЦЗ позволяет измерять также и линейные координаты контрольных точек. Применение дальномеров в сочетании с теодолитами и особенно применение тахеометров создают условия для значительного расширения круга решаемых задач, в том числе и по измерениям координат контрольных точек в стесненных условиях, во внутренних полостях изделий.

Линейные координаты центров сферы СЦЗ (наклонные дальности) предлагается измерять с использованием штатных, входящих в комплект дальномеров и тахеометров, отражателей, стыкуемых со сферической поверхностью СЦЗ. При этом плоские зеркальные отражатели требуют выдерживания строгой перпендикулярности с осью визирования, призменные же отражатели допускают отклонение их оси измерений от линии визирования до 10^o без ущерба для точности измерений. Стыковку отражателей и последующие измерения найденной дальности целесообразно производить после наведения оптической (зрительной) трубы на центр сферы СЦЗ.

Наименьшие погрешности измерений и наибольшее удобство в работе можно получить, если зеркальную сферическую поверхность СЦЗ использовать для отражения лучей измерительной аппаратуры при измерении как угловых, так и линейных координат центров сферы. К измеренной величине наклонной дальности до точки отсчета дальности на отражателе прибавляют величину заранее известного расстояния от точки отсчета дальности до центра сферы целевого знака. В этом случае в цепи измерений отсутствуют промежуточные звенья, а СЦЗ как отражатель не требует проведения каких-либо манипуляций. Но при этом дальномерная часть приборов должна быть снабжена объективом с переменным фокусным расстоянием.

При измерениях линейных координат падающий от приборов луч фокусируют на поверхность сферы СЦЗ и перемещают его в сторону центра сферы до тех пор, пока не будет осуществлен устойчивый прием отраженного луча, после чего определяют линейную координату контрольной точки как сумму измеренной наклонной дальности до поверхности сферы и радиуса сферы СЦЗ, а угловые координаты считывают с лимбов угломерных устройств приборов.

Принципы, положенные в основу предлагаемого способа, позволяют упростить технологии измерений и геометрической увязки измерительных приборов между собой и с плоскими зеркалами на поворотных платформах. Для этого на зрительные трубы приборов и тыльные части зеркал устанавливают дополнительные СЦЗ как узлы с выпуклой зеркальной сферической поверхностью, центр которых совпадает с центром вращения трубы (зеркала) и лежит в отражающей плоскости зеркала, затем наводят зрительные трубы на сферические поверхности дополнительных узлов, и по отсчетным устройствам приборов и поворотных платформ определяют угловые и линейные координаты их положения друг относительно друга, с учетом поправок на радиус сферы дополнительных узлов.

Для осуществления различных способов определения геометрических параметров изделий (объектов) применяется множество целевых знаков ортогональной конструкции, сопрягаемых механически или (и) оптически с контрольными точками на изделии (см., например, а.с. 761837, МКИ G 01 С 15/02 "Целевой знак"). Чаще всего это пластины или карточки из бумаги, лавсана или других материалов с нанесенными на их поверхности перекрестиями или специальными контрастными штрихами. Однако технологические возможности измерений с помощью целевых знаков известных конструкций ограничены по допустимым углам визирования перекрестий и контрастных штрихов.

Известна также конструкция "Визирной марки для угловых инструментов", принятая авторами за прототип (см. заявку 05, 3214998, МКИ G 01 С 15/02, публ. 83, П.03., 44, ГДР; реф. изобретений, вып.103, 10-84, с. 31). Визирная марка представляет собой держатель в форме стержня, на котором размещены две шарообразные визирные цели. Измерительный пункт (контрольная точка) располагается на продолжении линии, соединяющей эти визирные цели. Визирная марка используется "для маркировки недоступных пунктов измерений на промышленных сооружениях, например, фюзеляжах самолетов, геодезические координаты которых измеряются с помощью теодолитов".

Однако технологические возможности прототипа весьма ограничены, так как он может быть использован для визирования и определения угловых координат цели в одном строго определенном положении.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение точности измерений с использованием предложенного способа определения геометрических параметров изделий (объектов).

Для решения задачи предлагается конструкция целевого знака, содержащая базирующий элемент с фиксатором его положения на контролируемом изделии и/или в его окрестности и закрепленный на базирующем элементе визирный элемент. В отличие от известных конструкций целевых знаков предлагается визирный элемент выполнять в виде сферы или части сферы.

При этом, если телесный угол сферы будет более 180^o, то поверхность сферы не обязательно делать зеркальной, а визирование центра сферы можно производить по контуру сферы. Если же телесный угол сферы будет 180^o, то можно применить целевой знак, в конструкции которого визирный элемент выполнен в виде шарового сегмента с зеркальной поверхностью, а базирующий элемент - в виде сменного переходника, дополняющего поверхность визирного элемента до полусферы для контроля плоских и выпуклых поверхностей или до шарового сектора для контроля вогнутых поверхностей.

Конструкция базирующих элементов в зависимости от конкретных условий измерений может быть выполнена в виде ввертного переходника или в виде измерительной вешки, возможно также приклеивание переходника к поверхности изделия над контрольной точкой и т.п. Таким образом предлагаемая конструкция обеспечивает или непосредственное сопряжение центра его сферы с центральной точкой на изделии (объекте), или его установку с заданным смещением от контрольной точки.

Трудоемкости измерений, геометрических параметров поверхностей изделий и сечений произвольной формы можно уменьшить, если СЦЗ снабдить фиксирующими, например, цанговыми втулками, устанавливаемыми в сквозном отверстии в теле СЦЗ, которое выполнено так, что его ось расположена в плоскости симметрии знака. Такие СЦЗ можно с помощью гибких связей, например, тросов, проходящих через отверстия во втулках и в теле СЦЗ, соединять в гибкие цепи для контроля плоских и выпуклых поверхностей или крепить к кронштейнам специальных измерительных балок для контроля вогнутых поверхностей и фиксировать положение каждого СЦЗ у контрольной точки с помощью цанговых втулок.

Производительность труда можно существенно повысить, если измерения координат СЦЗ средствами геодезии сочетать с панорамной съемкой при помощи соответствующей, например, стереофотограмметрической и стереокинограмметрической аппаратуры.

Для измерений угловых координат радиус сферы СЦЗ особой роли не играет, но для измерений наклонной дальности радиус сферы СЦЗ как отражателя световой энергии играет весьма существенную роль. Для уменьшения рассеивания световой энергии при измерении наклонной дальности на больших дистанциях целесообразно СЦЗ снабжать набором сменных сферических зеркальных отражателей увеличенного по сравнению с базовым СЦЗ радиуса сферы, закрепляемых на СЦЗ так, что сферические поверхности СЦЗ и отражателей будут расположены концентрично.

Для подавляющего большинства решаемых задач поверхность СЦЗ должна быть выполнена зеркальной.

Как видно из приведенного описания, предлагаемые изобретения отличаются от известных технических решений наличием новых операций визирования и определения координат целевых знаков, а также конструкций целевых знаков, т.е. предлагаемые решения соответствуют критерию "новизна".

Сравнение заявляемых решений не только с прототипами, но и с другими известными решениями в данной области не позволило в них выявить признаки, в совокупности совпадающие с заявляемыми решениями, т.е. заявляемые решения соответствуют критерию "существенное отличие".

Содержание предлагаемых способа и конструкций целевых знаков поясняется чертежами.

На фиг.1 и 2 изображены конкретные примеры использования способа обмера изделий и определения их геометрических параметров. На фиг.3 показаны варианты применения СЦЗ, закрепляемых на базирующих элементах с заранее известными смещениями от контрольных точек, обозначенными на чертеже стрелками. На фиг.4 представлены примеры конструкций составных СЦЗ, обеспечивающих сопряжение, например, с помощью клея, центров их сфер непосредственно с контрольными точками на плоской, выпуклой или вогнутой поверхностях изделий. На фиг. 5 изображен СЦЗ для использования его в гибких цепях из СЦЗ или в других случаях контроля формы поверхностей изделий. На фиг.6 показан СЦЗ с дополнительным зеркальным сферическим отражателем. Фиг.7 содержит примеры применения СЦЗ для определения координат контрольных точек в труднодоступных местах.

В первом примере (фиг. 1) на штативах 1 и 2 устанавливают электронные теодолиты 3 и 4, а также геометрически и кинематически связанные с ними с обеспечением синхронного перемещения осей визирования цифровые фототеодолиты 5 и 6.

На зрительных трубах электронных теодолитов и объективах фототеодолитов устанавливают кольцевые источники света 7, 8, 9 и 10 с рефлекторами, направляющими свет в сторону визируемых СЦЗ.

Обмеряемое изделие 11 устанавливают на поворотном столе 12. На изделие навешивают цепи 13, 14 и 15 с целевыми знаками А, В, С, D, Е, F, G, Н с индексами 1, 2,...к...1..,m...n, которые сопрягают с соответствующими контрольными точками. Расстояния между теодолитами и до изделия должны быть такими, чтобы углы засечки СЦЗ были близки к 90^o.

Для геометрической увязки измерительной аппаратуры и определения положения ее относительно поля гравитации на электронных теодолитах устанавливают дополнительные СЦЗ 16 и 17, а на колоннах 18 и 19 - дополнительные СЦЗ 20, 21 и 22.

На изделии выделяют и дополнительно маркируют опорные СЦЗ и контрольные точки с индексами 1, к, 1, m и n, координаты которых необходимо определить с повышенной точностью. С помощью прецизионных нивелира и центрира обеспечивают расположение СЦЗ 20 и СЦЗ 21 на одной горизонтали, а СЦЗ 22 и СЦЗ 21 на одной вертикали, с помощью интерферометра определяют расстояния между дополнительными СЦЗ.

Измерения координат СЦЗ и определение геометрических параметров изделия производят в следующем порядке: - производят горизонтирование электронных теодолитов и связанных с ними фототеодолитов, производят уточнение положения платформ теодолитов относительно плоскости горизонта с использованием СЦЗ 20 и 21; - определяют угловые координаты расположения теодолитов с использованием СЦЗ 16, 17, а также 20, 21, 22; - определяют с помощью интерферометров расстояния между центрами вращения зрительных труб теодолитов; - производят калибровку фототеодолитов с использованием заранее известных координат дополнительных СЦЗ 20, 21 и 22; - изделие поворачивают так, чтобы с обоих теодолитов обеспечивалось удобное визирование всех СЦЗ, расположенных на изделии; - зрительные трубы электронных теодолитов наводят на опорный целевой знак А¹ и методом прямой угловой засечки определяют его координаты в пространстве относительно базы измерений; - не изменяя положения зрительных труб теодолитов и связанных с ними фототеодолитов, производят стереофотограмметрическую съемку группы СЦЗ, находящихся в поле зрения обоих фототеодолитов, в том числе и СЦЗ А¹; - повторяют операции определения координат опорных СЦЗ и стереофотосъемку групп СЦЗ, находящихся в окрестностях опорных СЦЗ, до тех пор, пока не будут охвачены все СЦЗ, расположенные в цепях и на изделии, и пока не будет обеспечен необходимый избыток информации; - цепи 13 и 14 с линий A₁-A_n и B₁-B_n перевешивают на линии D₁-D_n и E₁-E_n, обеспечивая плотный контакт всех СЦЗ с поверхностью изделия; - изделие с навешенными цепями поворачивают по часовой стрелке на 90^o; - повторяют измерения координат и стереофотосъемку СЦЗ в новой позиции расположении изделия; - повторяют эти операции еще для двух позиций через каждые 90^o поворота изделия; - производят расчеты координат в пространстве всех СЦЗ относительно базы измерений; - производят уточнение расчетов, используя избыток информации, полученный за счет повторных измерений координат СЦЗ и за счет измерений координат опорных СЦЗ с большей точностью; - производят расчеты положения в пространстве базовых плоскостей и осей изделия и расчеты геометрических параметров изделия относительно его базовых плоскостей и осей.

Определение координат СЦЗ, расчеты и определение геометрических параметров изделия производят с высокой степенью автоматизации при использовании микропроцессоров и миниЭВМ, входящих в комплект измерительной аппаратуры.

Как видно, рассмотренный способ обмера и определения геометрических параметров изделий из-за своей универсальности позволяет контролировать различные изделия, которые можно устанавливать на поворотном столе на сменных переходниках.

Еще большие технологические возможности обеспечиваются, если вместо двух электронных теодолитов применить один электронный лазерный тахеометр, снабженный объективом с переменным фокусным расстоянием. В этом можно убедиться при рассмотрении примера реализации способа, приведенного на фиг.2.

Изделие 23 устанавливают на подставке 24. Вокруг изделия на полу через каждые 90^o устанавливают штативы 25, 26, 27 и 28. На штативе 25 устанавливают лазерный электронный тахеометр 29, а на штативах 26, 27 и 28 - имитаторы тахеометра 30, 31 и 32 со сферическими целевыми знаками, расположенными на координатах центра вращения зрительной трубы тахеометра. СЦЗ устанавливают также на изделии в контрольных точках таким образом, что центр СЦЗ совпадает с контрольной точкой. Сферические поверхности всех СЦЗ должны хорошо отражать лучи лазера тахеометра. Тахеометр снабжают встроенным микропроцессором и блоком памяти, имеющим стандартный вход на ЭВМ. Зрительную трубу тахеометра снабжают перекрестием и полупрозрачным зеркалом, с помощью которого луч лазера направляется по линии визирования.

Обмер изделия и определение его геометрических параметров производят следующим образом: - тахеометр 29 горизонтируют; - зрительную трубу тахеометра 29 направляют на СЦЗ имитатора 30, совмещая центр перекрестия с ярким пятном на сфере. СЦЗ от луча лазера, затем луч лазера фокусируют на поверхность сферы СЦЗ и перемещают его в сторону центра пятна до тех пор, пока не будет осуществлен устойчивый прием отраженного луча, после чего определяют линейную координату центра СЦЗ как сумму наклонной дальности до поверхности сферы и радиуса сферы СЦЗ, а по угломерному устройству тахеометра определяют угловые координаты центра СЦЗ; полученные координаты вводят в блок памяти; - таким же образом определяют линейные и угловые координаты СЦЗ имитаторов 31 и 32; - определяют координаты всех СЦЗ на изделии, наблюдаемых с помощью тахеометра, и вводят их в блок памяти; - тахеометр 29 и имитатор 30 меняют местами и производят их горизонтирование; - определяют координаты СЦЗ имитаторов и изделия и вводят их значения в блок памяти; - повторяют еще два раза перестановку тахеометра 29 и определение координат СЦЗ; - блок памяти тахеометра 29 соединяют с ЭВМ и вводят значения всех координат СЦЗ; - расчет геометрических параметров изделия 23 производят с помощью ЭВМ по специально разработанному пакету программ.

Из рассмотренного примера видно, что предлагаемый способ позволяет расширить технологические возможности и уменьшить количество необходимой аппаратуры и оснастки для обмера изделий в мелкосерийном и даже в единичном производстве.

Среди изображенных на фиг.3 целевые знаки 33 и 34 скреплены между собой и с базирующим элементом 35, который в месте расположения контрольной точки 36 вворачивается в корпус контролируемого изделия. Целевые знаки 37 и 38 входят в состав измерительной вешки с заостренным наконечником 39. Вешка имеет возможность линейных и угловых перемещений в шаровой опоре 40 до тех пор, пока острие ее наконечника 39 не будет совмещено с контрольной точкой 41, а вешка зафиксирована в шаровой опоре 40. После измерения координат центров сферы СЦЗ 37 и 38 и используя заранее известные расстояния между СЦЗ и острием наконечника, можно определить координаты контрольной точки 41.

Целевые знаки, изображенные на фиг.4, состоят из визирных элементов 42 и 43 и сменных, соединяемых с ними, например, с помощью резьбы или клея переходников 44 и 45, дополняющих сферические поверхности визирных элементов соответственно до полусферы или до шарового сектора. Такие целевые знаки, например, с помощью клея со слабой адгезией можно закреплять на плоских и выпуклых поверхностях или на вогнутых поверхностях так, чтобы центры их сферы совпадали с контрольными точками 46 и 47.

Один из возможных вариантов конструкции СЦЗ для использования их в составе гибких измерительных цепей из СЦЗ или для крепления на кронштейнах измерительных балок представлен на фиг.5. Здесь в визирном элементе 48 выполнено сквозное отверстие под гибкий элемент цепи с коническими расширяющимися на обе стороны частями, в которое вставляются цанговые втулки 49. Угол конуса и материал втулок и визирного элемента обеспечивают самоторможение. Сменный переходник 50 выполнен таким, чтобы дополнять поверхность шарового сегмента 48 до полусферы или до шарового сектора. Одетые на гибкий элемент цепи СЦЗ выкладываются на определенных расстояниях между собой и контрятся втулками 49. Измерительные гибкие цепи из СЦЗ подобного типа можно использовать для контроля плоских и выпуклых поверхностей. Набор на таких СЦЗ можно также закреплять на кронштейнах измерительных балок и использовать для контроля вогнутых поверхностей.

На фиг. 6 виден пример использования СЦЗ 42 для крепления с помощью подкоса 51 дополнительного сферического зеркального отражателя 52.

Отличительные особенности предложенных способа и конструкций целевых знаков хорошо видны на примерах определения координат контрольных точек в труднодоступных местах, приведенных на фиг.7. Здесь видна часть изделия 53 с нанесенными на его поверхности реперными знаками (опорными контрольными точками), помеченными целевыми знаками 54, 55, 56 и 57, и вырезанными на наружной поверхности люками 58, 59, 60 и 61. Контрольные точки, координаты которых подлежат определению, помечены на чертеже черными кружками. Для наглядности схематично изображены четыре электронно-цифровых теодолита 62, 63, 64 и 65, один лазерный тахеометр 66 с оптической трубой, снабженной объективом с переменным фокусным расстоянием, плоское зеркало 67 на поворотной платформе и дальномер 68 на поворотной платформе. Все оптические (зрительные) трубы приборов и тыльная часть плоского зеркала снабжены дополнительными СЦЗ, центр сферы которых совпадает с центром вращения труб и зеркала. Кроме того, оптические трубы снабжены кольцевыми источниками света с рефлекторами, направляющими свет в сторону визируемых СЦЗ.

На фиг.7 изображена также гибкая измерительная цепь 69, составленная из набора СЦЗ, приведенных на фиг.5.

Все приборы и зеркало должны быть геометрически увязаны между собой.

На фиг.7 видно, что координаты опорных реперных точек определяют с помощью целевых знаков 54, 55, 56 и 57 и соответственно теодолитов 62 и 63, 63 и 64, 64 и 65, 65 и 62 методом прямых угловых засечек. Координаты контрольных точек во внутренних полостях изделия определяют следующим образом.

Через люк 59 с помощью вешки 70 и теодолитов 62 и 63.

Через люк 60 координаты контрольных точек, например точки у СЦЗ 71, определяют в следующем порядке: - с помощью теодолитов 64, 65 и СЦЗ на тыльной части зеркала 67 определяют координаты центра вращения зеркала 67; - с помощью теодолитов 64 и 65, зеркала 67 и СЦЗ 71 определяют угловые координаты СЦЗ 71 относительно центра вращения зеркала 67; - при помощи дальномера 68 с входящим в его комплект отражателем и зеркала 67 на поворотной платформе определяют наклонную дальность от центра вращения зеркала 67 до центра сферы СЦЗ 71 как разность величины наклонной дальности по ломаной линии от дальномера 68 до центра сферы СЦЗ 71 и величины наклонной дальности от дальномера 68 до центра вращения зеркала 67; - с использованием геометрических параметров приборов и оснастки, а также результатов измерений производят расчеты и определение координат контрольной точки у целевого знака 71 относительно базовых осей и поверхностей изделия; - подобным образом определяют через люк 60 координаты остальных контрольных точек.

Через люк 58 координаты контрольных точек во внутренней полости изделия определяют с использованием приклеиваемых к поверхности изделия СЦЗ типа 72 (см. также фиг. 4) и тахеометра 66. С использованием этого же тахеометра и СЦЗ 54 и 57 производят привязку координат контрольных точек к базовым осям и поверхностям изделия.

На фиг.7 изображена также натянутая между люками 60 и 61 гибкая цепь 69 из целевых знаков типа изображенных на фиг.5. Один из этих знаков 56 может быть использован для определения координат реперного знака на корпусе изделия. Координаты СЦЗ, входящих в измерительную цепь 69, и их привязку к базовым осям и поверхностям изделия производят с использованием теодолитов 64 и 65 или с использованием одного из этих теодолитов и дальномера 68.

Изображение ходов, световых и лазерных лучей между приборами, зеркалом и различными СЦЗ с учетом ранее описанных примеров помогают оценить технологические возможности способа и конструкций СЦЗ.

Можно привести еще несколько примеров применения предлагаемых способа и СЦЗ, из которых видны их преимущества по сравнению с известными: - проверка синхронности и геометрической точности выпуска и уборки шасси, закрылков, предкрылков и тормозных щитков самолета с помощью геометрически увязанных геодезических и стереокинограмметрических приборов и СЦЗ, устанавливаемых на проверяемых агрегатах самолета и у реперных точек фюзеляжа и крыльев, при этом не обязательна строгая установка и выверка самолета в полетном положении; - измерения и расчет геометрических параметров крупногабаритных емкостей, находящихся под избыточным давлением рабочего тела, с помощью заранее установленных на емкости цепей из СЦЗ и геодезических приборов, удаленных на безопасное расстояние; - определение координат площадок под приборы летательных аппаратов с помощью тахеометра и СЦЗ, визируемых через люки в корпус ее изделий; - использование способа и СЦЗ в различных системах прицеливания; - определение координат множества узлов, установленных на испытуемом изделии, относительно узлов на фермах стенда и на стенах помещения, в динамике во время статических и динамических испытаний изделия с использованием установленных на общей платформе и отъюстированных геодезических приборов и приборов цифровой стереокинограмметрии; - определение геометрии сводов горных полостей при помощи тахеометра и СЦЗ с присосками или острыми наконечниками и стабилизаторами, отстреливаемых пружинными или пневматическими механизмами.

В этих и других случаях применения способа и СЦЗ положительный технический и экономический эффект может быть получен по сравнению с прототипами за счет: - существенного уменьшения ограничений по углам визирования и обеспечения возможности работы с оптимальными значениями углов засечек; - обеспечения стыковки СЦЗ с отражателями различных типов при измерении наклонных дальностей; - исключения промежуточных звеньев в цепи измерений дальности и исключения необходимости в манипуляциях при использовании сферической зеркальной поверхности СЦЗ в качестве отражателя; - расширения диапазона измерений при стыковке к базовым СЦЗ сферических зеркальных отражателей с увеличенным радиусом сферы; - упрощения технологии и уменьшения трудоемкости и цикла измерений при измерениях с помощью цепей из СЦЗ; - уменьшения трудоемкости и цикла измерений при сочетании геодезических измерений с панорамной съемкой; - упрощения геометрической увязки геодезических приборов и отклоняющих элементов с помощью дополнительных СЦЗ.

Формула изобретения

1. Способ определения геометрических параметров изделий по координатам дискретных контрольных точек, заключающийся в том, что ориентируют изделие в рабочем пространстве геодезических измерительных средств и отклоняющих элементов, устанавливают целевые знаки в контрольных точках на поверхности изделия и в рабочем пространстве измерительных средств в окрестности изделия, осуществляют визирование целевых знаков и определяют координаты контрольных точек, по которым судят о геометрических параметрах изделий, отличающийся тем, что используют целевые знаки со сферическими поверхностями, которые устанавливают не только на изделии и в его окрестностях, но и на геодезических измерительных средствах и на отклоняющих элементах, совмещают центры сферических поверхностей целевых знаков с контрольными точками и с характерными точками измерительных средств и отклоняющих элементов и/или устанавливают с заданным смещением от указанных точек, после чего с использованием сферических целевых знаков выполняют операции геометрической увязки измерительных средств и отклоняющих элементов, визирования целевых знаков, измерения угловых и линейных координат центров их сферических поверхностей, а также расчетов геометрических параметров изделий по результатам измерений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют целевые знаки со сферической отражающей поверхностью, а для определения положения центра сферы на ее поверхность направляют по оси визирования пучок света и перекрестие нитей зрительной трубы измерительного средства наводят на изображение источника света.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что линейные координаты (наклонные дальности) центров сфер определяют с использованием дальномеров, тахеометров и стыкуемых со сферической поверхностью целевых знаков штатных входящих в комплект дальномеров и тахеометров отражателей, при этом измеряют наклонную дальность до точки отсчета дальности на отражателе и прибавляют к измеренной величине заранее известное значение расстояния от точки отсчета дальности до центра сферы целевого знака.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что линейные и угловые координаты центров сфер целевых знаков определяют с использованием приборов, например тахеометров, снабженных объективом с переменным фокусным расстоянием, фокусируют его на сферическую поверхность целевого знака и перемещают в сторону центра сферы до тех пор, пока не будет осуществлен устойчивый прием отраженного луча, затем, не изменяя положения зрительной трубы тахеометра, измеряют наклонную дальность до поверхности целевого знака, определяют наклонную дальность до центра сферы как сумму измеренной наклонной дальности и радиус сферы целевого знака, а угловые координаты центра сферы считывают с лимбов угломерного устройства тахеометра.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют дополнительные сферические целевые знаки, устанавливаемые на зрительных трубах и отклоняющих элементах измерительных средств, определяют координаты центров их сфер, которые используют при определении геометрических параметров изделий.

6. Целевой знак для определения геометрических параметров изделий, содержащий базирующий элемент с фиксатором его положения на контролируемом изделии и/или в его окрестности и закрепленный на базирующем элементе визирный элемент, отличающийся тем, что часть поверхности визирного элемента выполнена сферической в виде шарового сегмента, а базирующий элемент - в виде сменного переходника, дополняющего поверхность визирного элемента до полусферы или до шарового сектора, при этом целевой знак снабжен фиксирующими цанговыми втулками, устанавливаемыми в сквозном отверстии, которое выполнено в шаровом сегменте так, что его ось расположена в плоскости симметрии сегмента, и сменным сферическим зеркальным отражателем, закрепленным на поверхности визирного элемента так, что их центры кривизны совпадают, а конструкция базирующего и визирного элементов обес