SU1318788A1 - Device for measuring slope - Google Patents

Abstract

Translated fromRussian

Изобретение может быть использовано в измерительных блоках робо- тотехнических комплексов. Цель изобретени  - повьппение чувствительности устройства и стабильности точностной характеристики. Источником 6 сжатого воздуха -через стабилизатор I расхода в трубке 2 создаетс  воздушный поток, удерживающий шарик 4 на наклонной поверхности 7. Положение шарика 4 относительно конца трубки 2 определ етс  углом наклона поверхности 7 и фиксируетс  индикатором 5. Вьшолне- ние поперечного сечени  трубки переменным обеспечивает линейность измерений . 2 ил. с € СС сх ч 00 оо Фиг.1The invention can be used in measuring units of robot-technical complexes. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the device and the stability of the accuracy characteristic. The compressed air source 6 - through the flow rate stabilizer I in tube 2 creates an air flow that holds ball 4 on inclined surface 7. Ball 4 position relative to tube 2 end is determined by the angle of surface 7 and fixed by indicator 5. Ensuring the cross section of the tube is variable linear measurement. 2 Il. from € SS cx h 00 oo Figure 1

Description

Translated fromRussian

113113

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в измерительных блоках робототехни- ческих комплексов.The invention relates to instrument making and can be used in measuring blocks of robotic complexes.

vv

Цель изобретени  - повышение чув- стйительности и обеспечение линейности измерений во всем диапазоне измер емых углов.The purpose of the invention is to increase sensitivity and to ensure linear measurements throughout the entire range of measured angles.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - силы, действующие на шарик в процессе измерени  углов наклона.Figure 1 shows the proposed device, a General view; Fig. 2 shows the forces acting on the ball in the process of measuring tilt angles.

Устройство содержит стабилизатор 1 расхода сжатого воздуха, изогнутую прозрачную трубку 2 с профилированной поверхностью 3, шарик 4, индикатор 5 положени  шарика и источников 6 сжатого воздуха.The device contains a stabilizer 1 for compressed air consumption, a curved transparent tube 2 with a profiled surface 3, a ball 4, a ball position indicator 5 and sources of compressed air 6.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При установке трубки 2 на поверхность 7, угол наклона которой требуетс  измерить, после включени  питани  сжатым воздухом через стабилизатор 1 расхода, шарик 4 стабилизируетс  на определенном рассто нии от первого конца трубки. Это рассто ние обратно пропорционально углу уклона, при этом благодар  профилю трубки обеспечиваетс  линейность измерени . Положение шарика идентифицируетс  индикатором 5, который может быть выполнен , например, в виде оптического преобразовател  или в виде простой шкалы, проградуированной в единицах углового отклонени .When tube 2 is mounted on surface 7, the angle of inclination of which is required to be measured, after power is turned on with compressed air through flow rate stabilizer 1, ball 4 is stabilized at a certain distance from the first end of the tube. This distance is inversely proportional to the inclination angle, and the linearity of the measurement is ensured by the profile of the tube. The position of the ball is identified by an indicator 5, which can be performed, for example, as an optical transducer or as a simple scale, scaled in units of angular deviation.

Принцип измерени  уклона основан на следующем расчете.The principle of slope measurement is based on the following calculation.

На шарик 4 массой m действие оказывают (фиг.2) сила m-g т жести, сила N mgcos ut нормального -давлени , где d - измер емый.угол наклона , сила F трени  качени , сила F| кильватерного сопротивлени . Так как шарик находитс  в положении равновеси , выполн етс  условие равенства сил, действующий на шарик по оси кThe force m-g t of tin, force N mgcos ut of normal -pressure, where d is the measured angle of inclination, force F of rolling friction, force F | wake resistance. Since the ball is in the equilibrium position, the condition of equality of forces acting on the ball along the axis to

F m- g sinci + FTP .F m- g sinci + FTP.

Однако практически О, так как величина трени  качени  дл  шариков пренебрежимо мала.However, it is practically O, since the amount of rolling friction for balls is negligible.

Сила FU вычисл етс  по формулеThe force FU is calculated by the formula

F СF С

- S,- S,

где С,, - коэффициент сопротивлени where C ,, is the resistance coefficient

давлени ; f.| - плотность воздуха в трубкеpressure; f. | - air density in the tube

в сечении перед шариком; V - скорость течени  вохдуха в трубке в сечении перед шариком;in cross section in front of the ball; V is the air flow velocity in the tube in cross section in front of the ball;

- площадь шарика, где D - диаметр шарика. Учитыва , что - ball area, where D is the ball diameter. Considering that

где G - массовый расход воздуха;where G is the mass flow rate of air;

F - площадь сечени  трубки перед шариком, получаем:F is the section area of the tube in front of the ball, we obtain:

.-2 С,.-2 C,

G 1 J УЪ 2 ™ 8 S11W.G 1 J OUT 2 ™ 8 S11W.

й th

Дл  получени  линейной зависимости ме сду углом о наклона и положением шарика относительно конца труби 1 необходимо соблюдение зависимостиTo obtain a linear dependence between the angle of inclination and the position of the ball relative to the end of the pipe 1, it is necessary to observe the dependence

1 - 1 Kfli ,1 - 1 kfli,

где К - коэффициент чувствительности;where K is the coefficient of sensitivity;

(,- длина трубки. После преобразований получаем(, - tube length. After transformations, we obtain

4040

1о - 11o - 1

sin 35sin 35

где С у { ё коэффициент пропорциональностиwhere С y {ё coefficient of proportionality

Например, выбрав К 0,01 м/ град принимают ,3, ,For example, choosing To 0.01 m / deg accept, 3,,

mm

- .10- кг дл   - .10- kg dl

-f .5,.-f .5 ,.

стального шарика. Так как давление в трубке практически равно атмосферному р, 1,17 кг/м . Расход воздуха . принимают G 0,02 кг/с, следовательно , получают С 5,25-10 м . И, например,-выбрав 1о 0,9 м, получа-. ют, что площадь сечени  трубки от первого конца ко второму .измен етс  по законуsteel ball. Since the pressure in the tube is almost equal to atmospheric p, 1.17 kg / m. Air flow . take G 0.02 kg / s, therefore, they get C 5.25-10 m. And, for example, choosing 1 o 0.9 m, got-. that the cross-sectional area of the tube from the first end to the second varies according to the law

- 5. 25-10- 5. 25-10

Т7 - , г I. г гT7 -, g I. g g

jsinjsin

Профиль трубки при круглом сече- НИИ дл  указанного закона приведен на фиг,1,The profile of the tube with a circular cross section for this law is shown in FIG. 1,

31318783131878

Площадь сечени  при 1 1 выбираетс  из требований к необходимой точности измерений на малых уклонах и габаритам устройства.The area of the cross section at 1 1 is selected from the requirements for the required accuracy of measurements on small slopes and dimensions of the device.

. Чувствительность устройства повы- та1етс  до требуемого значени  без потери его работоспособности путем соответствующего выбора длины трубки,. The sensitivity of the device increases to the required value without losing its performance by appropriately selecting the length of the tube,

Claims (1)

Translated fromRussian

Формула изобретени  fOInvention fOУстройство дл  измерени  углов накло.на, содержащее прозрачную трубку , шарик, размещенный в ней с возможностью перемещени  вдоль оси труб- /5 ки, и индикатор, отличающеес  тем, что , с целью повышени  чувствительности тбчностной характе- ристики, оно снабжено источником и стабилизатором-расхода сжатого воз- 20A device for measuring angles of inclination, containing a transparent tube, a ball placed therein with the possibility of movement along the axis of the tube, and an indicator, characterized in that, in order to increase the sensitivity of the characteristic characteristics, it is equipped with a source and stabilizer. - consumption of compressed air- 20духа, соединенньгм с первьм концом трубки, второй конец которой вьшол- нен открытым, поперечное сечение F трубки вьтолнено переменным, причем его изменение от первого конца трубки к второму подчинено зависимостиspirit, connected to the first end of the tube, the second end of which is filled open, the cross section F of the tube is made variable, and its change from the first end of the tube to the second is subject to{{sinsin1о -, 11o -, 1кtoС - коэфициент пропорциональности , м ;C - coefficient of proportionality, m;К - коэффициент чувствительности , м/град; .K - coefficient of sensitivity, m / deg; .1 - рассто ние до плоскости сечени  от первого конца трубки , м;1 — distance to the section plane from the first end of the tube, m;1( - длина трубки, м.1 (- tube length, mtfigsinoitfigsinoiРедактор И. Горна Editor I. GornaСоставитель В. Лыков Техред А.Кравчук . Корректор Т, КолбCompiled by V. Lykov Tehred A. Kravchuk. Corrector T, KolbЗаказ 2496/31Тираж 677ПодписноеOrder 2496/31 Circulation 677 SubscriptionВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committeeпо делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раущска  наб., д.4/5for inventions and discoveries P3035, Moscow, Zh-35, Rauschska nab., 4/5Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проек1на , ДProduction and printing company, Uzhgorod, st. Project, DФиг.22