УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ТОЧЕК ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 1994 года по МПК G01B5/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров поверхностей, например долей вымени коров.

Известные устройства содержат измерительные балки, однако они не обеспечивают точность и информативность измерения параметров поверхностей.

Известно устройство для измерения координат точек поверхностей, содержащее радиально расположенные в одной плоскости и скрепленные между собой одними концами измерительные балки. Однако это устройство не обеспечивает точность и информативность измерения параметров поверхностей.

Цель изобретения - повышение точности и информативности путем измерения наряду с координатами точек и деформации поверхности под воздействием разности давлений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено измерительными датчиками, каждый из которых взаимосвязан с шарниром, соединяющим соседние измерительные балки, и установлен параллельно оси опор, и полым корпусом с уплотнением, предназначенным для взаимодействия с измеряемой поверхностью; опоры установлены перпендикулярно измерительным балкам, которые, как и измерительные датчики, размещены в полости корпуса, шарнирно соединены свободными концами соответственно со стенками и дном корпуса и выполнены в виде полой гильзы, основание которой соединено с одним из соседних шарниров, штока, установленного в гильзе с возможностью продольного перемещения и соединенного одним из торцов с другим шарниром, ползуна, шарнирно соединенного с другим торцом штока, пластины, установленной в гильзе под острым углом к ее основанию, шарнирно соединенной с ним и взаимодействующей с ползуном, и тензоэлемента, закрепленного на основании гильзы и контактирующего с пластиной, а механизм прижатия выполнен в виде соединенных с полостью корпуса вакуумпровода и пневмоконтактного узла, реле задержки, соединенного с вакуумпроводом и пневмоконтактным узлом, и регистрирующего узла, соединенного с реле задержки и тензоэлементами; пневмоконтактный узел выполнен в виде каркаса с направляющими, установленной в направляющих с возможностью перемещения и фиксации контактной пластины с лепестками, расположенными на ней веерообразно и соединенными между собой общей шиной, жестко соединенного с каркасом пневмоцилиндра, взаимосвязанного с вакуумпроводом, установленного в пневмоцилиндре с возможностью продольного перемещения поршня с зубчатой рейкой, жестко закрепленной одним концом перпендикулярно направляющим, размещенного на пневмоцилиндре и подпружиненного относительно него зубчатого колеса, взаимодействующего с зубчатой рейкой, и контактного элемента закрепленного на свободном конце рейки и предназначенного для контактирования с лепестками пластины.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что устройство снабжено измерительными датчиками, каждый из которых взаимосвязан с шарниром, соединяющим соседние измерительные балки, и установлен параллельно оси опор, и полым корпусом с уплотнением, предназначенным для взаимодействия с измеряемой поверхностью; опоры установлены перпендикулярно измерительным балкам, которые, как и измерительные датчики, размещены в полости корпуса, шарнирно соединены свободными концами соответственно со стенками и дном корпуса и выполнены в виде полой гильзы, основание которой соединено с одним из соседних шарниров, штока, установленного в гильзе с возможностью продольного перемещения и соединенного одним из торцов с другим шарниром, ползуна, шарнирно соединенного с другим торцом штока, пластины, установленной в гильзе под острым углом к ее основанию, шарнирно соединенной с ним и взаимодействующей с ползуном, и тензоэлемента, закрепленного на основании гильзы и контактирующего с пластиной, а механизм прижатия выполнен в виде соединенных с полостью корпуса вакуумпровода и пневмоконтактного узла, реле задержки, соединенного с вакуумпроводом и пневмоконтактным узлом, и регистрирующего узла, соединенного с реле задержки и тензоэлементами; пневмоконтактный узел выполнен в виде каркаса с направляющими, установленной в направляющих с возможностью перемещения и фиксации контактной пластины с лепестками, расположенными на ней веерообразно и соединенными между собой общей шиной, жестко соединенного с каркасом пневмоцилиндра, взаимосвязанного с вакуумпроводом, установленного в пневмоцилиндре с возможностью продольного перемещения поршня с зубчатой рейкой, жестко закрепленной одним концом перпендикулярно направляющим, размещенного на пневмоцилиндре и подпружиненного относительно него зубчатого колеса, взаимодействующего с зубчатой рейкой, и контактного элемента, закрепленного на свободном конце рейки и предназначенного для контактирования с лепестками пластины.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных чертежей.

На фиг.1 изображена схема устройства для измерения координат точек поверхности; на фиг.2 - схема расположения измерительных балок, опор и эластичных тяг; на фиг.3 - измерительная балка (измерительный датчик); на фиг.4 - пневмоконтактный узел.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит корпус 1 с уплотнением 2, внутри которого прикреплены радиально расположенные в одной плоскости и скрепленные между собой посредством шарниров 3 измерительные балки 4 (фиг. 1,2). В шарнирах 3 перпендикулярно измерительным балкам 4 установлены опоры 5, предназначенные для установки на измеряемую поверхность. Также в корпусе 1 параллельно оси опор 5 установлены измерительные датчики 6, каждый из которых взаимосвязан с шарниром 3, соединяющим соседние измерительные балки 4. Свободным концом посредством шарниров 7 измерительные датчики 6 и измерительные балки 4 прикреплены к корпусу 1. Опоры 5 (фиг.1,2) скреплены между собой эластичными тягами 8, предназначенными для удержания измерительных балок 4 в одной плоскости в исходном положении. Механизм прижатия устройства (фиг.1) включает соединенный с полостью корпуса 1 через патрубки 9, 10, электровентиль 11 и вентиль 12, вакуумпровод 13, а также сообщаемый с полостью корпуса 1 патрубком 14 пневмоконтактный узел 15, сигнал от которого по кабелю 16 поступает к реле задержки 17, которое в свою очередь кабелями 18 и 19 сообщено с электровентилем 11 и регистрирующим узлом 20. Регистрируемый сигнал от измерительных балок 4 и измерительных датчиков 6 к регистрирующему узлу 20 поступает по кабелю 21. Измерительные датчики 6 и измерительные балки 4 аналогичны по конструкции (фиг.3) и выполнены в виде полой гильзы 22, основание 23 которой соединено с одним из соседних шарниров, штока 24, установленного в гильзе 22 с возможностью продольного перемещения и соединенного одним из торцов с другим шарниром, ползуна 25, посредством шарнира 26 соединенного с другим торцом штока 24, пластины 27, установленной в гильзе 22 под острым углом к основанию 23, посредством шарнира 28 соединенной с ним и взаимодействующей с ползуном 25, и тензоэлемента 29, закрепленного на основании 23 гильзы 22 и контактирующего со свободным концом пластины 27. Пневмоконтактный узел 15, схема которого приведена на фиг.4, содержит каркас 30 с направляющими 31 для контактной пластины 32 с лепестками 33, расположенными на ней веерообразно и соединенными между собой общей шиной 34, а также жестко соединенный с каркасом 30 пневмоцилиндр 35, с установленным в нем, с возможностью продольного перемещения, поршнем 36 с зубчатой рейкой 37. Контактная пластина 32 удерживается в направляющих 31 фиксатором 38, который входит в углубления 39 на ней. Зубчатая рейка 37 одним концом жестко прикреплена к поршню 36 перпендикулярно направляющим 31, а на свободном конце содержит контактный элемент 40, предназначенный для контактирования с лепестками 33 контактной пластины 32. На пневмоцилиндре 35 размещено зубчатое колесо 41, подпружиненное относительно его пружиной 42 с регулируемой степенью натяжения, и взаимодействующее с зубчатой рейкой 37. Пневмоцилиндр 35 взаимосвязан с вакуумпроводом 13.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно, в зависимости от выбранного максимального значения вакуума (50 кПа), при котором проводили исследования, устанавливали натяжение пружины 42 пневмоконтактного узла 15 (фиг.4), тем самым обеспечивая контактирование контактного элемента 40 со всеми, находящимися на его пути, лепестками 33 контактной пластины 32 при перемещении контактного элемента 40 из крайнего правого в крайнее левое положение под воздействием поршня 36. В исходном положении контактный элемент 40 замкнут на крайний правый лепесток 33. Затем, в зависимости от необходимого числа измерений, перемещают контактную пластину 32 в направляющих 31 каркаса 30. При этом фиксатор 38 входит в углубление 39 контактной пластины 32, фиксируя ее в новом положении в направляющих 31.

Устройство готово к работе. Корпус 1 (фиг.1) прикладывают к доле вымени, располагая оси прибора по осям доли, и прижимают до контакта с ней уплотнением 2 для образования герметичной камеры. При этом измерительные балки 4, опираясь на поверхность вымени опорами 5, копируют ее. Для чего измерительные балки 4 удлиняются, растягивая эластичные тяги 8, а измерительные датчики 6 - укорачиваются, одновременно проворачиваясь относительно друг друга и корпуса 1 в шарнирах 3 и 7. Изменение длины балок 4 и датчиков 6 происходит за счет перемещения штока 24 относительно гильзы 22. При этом перемещается соединенный со штоком 24 посредством шарнира 26 ползун 25 (фиг.3), воздействуя на пластину 27, которая, в свою очередь, проворачиваясь в шарнире 28 относительно основания 23 свободным концом воздействует на тензоэлемент 29, тем самым изменяя сигнал, поступающий от измерительных балок 4 и датчиков 6 по кабелю 21 к регистрирующему узлу 20. Затем открывают вентиль 12 (фиг.1) и вакуум из вакуумпровода 13 по патрубку 9 поступит к электровентилю 11, закрытому в исходном положении. Регистрирующий узел 20 устройства фиксирует показания измерительных балок 4 и датчиков 5 в исходном положении. Затем реле задержки 17 подает сигнал электровентилю 11 на открытие. В результате вакуум поступает в корпус 1, под воздействием которого он присосется к поверхности и вызовет ее деформацию. При этом измерительные балки 4, проворачиваясь в шарнирах 3 и удлиняясь, а измерительные датчики 6 - укорачиваясь, займут новое положение. Одновременно из корпуса 1 по патрубку 14 вакуум поступит в пневмоцилиндр 35 пневмоконтактного узла 15, под воздействием которого, преодолевая сопротивление пружины 42 (фиг.4) путем вращения зубчатого колеса 41 зубчатой рейкой 37, будет перемещаться поршень 36, тем самым перемещая контактный элемент 40 до замыкания со следующим лепестком 33. Происходит новая регистрация положения измерительных балок 4 и измерительных датчиков 6. Одновременно регистрируется вакуум в полости корпуса 1. Затем, по аналогии с вышеизложенным, реле задержки 17 выдает команду электровентилю 11 на открытие и в корпусе 1 снова начнет возрастать вакуум, вызывая дальнейшую деформацию вымени, а значит, и изменение положения измерительных балок 4 и датчиков 6. При достижении в корпусе 1 заданного вакуума устройство отключают. Для этого закрывают вентиль 12, полость корпуса 1 сообщают с атмосферой и устройство отводят от вымени. При этом под воздействием эластичных тяг 8 измерительные балки 4 и измерительные датчики 6 возвращаются в исходное положение. Одновременно из полости корпуса 1 атмосферный воздух по патрубку 14 поступит в пневмоцилиндр 35 пневмоконтактного узла 15. В результате под воздействием пружины 42 зубчатое колесо 41 посредством зубчатой рейки 37 также возвратит поршень 36 и контактный элемент 40 в исходное положение.

Таким образом осуществляют измерение координат точек и деформации поверхности под воздействием разности давлений.

Использование: для измерения параметров поверхностей, например, долей вымени коров. Сущность: устройство снабжено измерительными датчиками, каждый из которых взаимосвязан с шарниром, соединяющим соседние измерительные балки, и установлен параллельно оси опор, и полым корпусом с уплотнением, предназначенным для взаимодействия с измеряемой поверхностью, опоры установлены перпендикулярно измерительным балкам, которые, как и измерительные датчики, размещены в полости корпуса, шарнирно соединены свободными концами соответственно со стенками и дном корпуса и выполнены в виде полой гильзы 22, основание 23 которой соединено с одним из соседних шарниров, штока 24, установленного в гильзе 22 с возможностью продольного перемещения и соединенного одним из торцов с другим шарниром, ползуна 25, шарнирно соединенного с другим торцом штока, пластины 27, установленной в гильзе 22 под острым углом к ее основанию 23, шарнирно соединенный с ним и взаимодействующей с ползуном 25, и тензоэлемента 29, закрепленного на основании 23 гильзы 22 и контактирующего с пластиной 27, а механизм прижатия выполнен в виде соединенных с полостью корпуса вакуумпровода и пневмоконтактного узла, реле задержки, соединенного с вакуумпроводом и пневмоконтактным узлом, и регистрирующего узла, соединенного с реле задержки и тензоэлементами 29, пневмоконтактный узел выполнен в виде каркаса с направляющими, установленной в направляющих с возможностью перемещения и фиксации контактной пластины с лепестками, расположенными на ней веерообразно и соединенными между собой общей шиной, жестко соединенного с каркасом пневмоцилиндра, взаимосвязанного с вакуумпроводом, установленного в пневмоцилиндре с возможностью продольного перемещения поршня с зубчатой рейкой, жестко закрепленной одним концом перпендикулярно направляющим, размещенного на пневмоцилиндре и подпружиненного относительно него зубчатого колеса, взаимодействующего с зубчатой рейкой и контактного элемента, закрепленного на свободном конце рейки и предназначенного для контактирования с лепестками пластины. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ТОЧЕК ПОВЕРХНОСТИ, содержащее радиально расположенные в одной плоскости и соединенные между собой посредством шарниров измерительные балки, опоры, предназначенные для установки на измеряемую поверхность и установленные в шарнирах, и механизм прижатия его к измеряемой поверхности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и информативности путем измерения наряду с координатами точек и деформации поверхности под воздействием разности давлений, оно снабжено измерительными датчиками, каждый из которых взаимосвязан с шарниром, соединяющим соседние измерительные балки, и установлен параллельно оси опор, и полым корпусом с уплотнением, предназначенным для взаимодействия с измеряемой поверхностью, опоры установлены перпендикулярно к измерительным балкам, которые, как и измерительные датчики, размещены в полости корпуса, шарнирно соединены свободными концами соответственно со стенками и дном корпуса и выполнены в виде полой гильзы, основание которой соединено с одним из соседних шарниров, штока, установленного в гильзе с возможностью продольного перемещения и соединенного одним из торцов с другим шарниром, ползуна, шарнирно соединенного с другим торцом штока, пластины, установленной в гильзе под острым углом к ее основанию, шарнирно соединенной с ним и взаимодействующий с ползуном, и тензоэлемента, закрепленного на основании гильзы и контактирующего с пластиной, а механизм прижатия выполнен в виде соединенных с полостью корпуса вакуум-провода и пневмоконтактного узла, реле задержки, соединенного с вакуум-проводом и пневмоконтактным узлом, и регистрирующего узла, соединенного с реле задержки и тензоэлементами. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пневмоконтактный узел выполнен в виде каркаса с направляющими, установленной в направляющую с возможностью перемещения и фиксации контактной пластины с лепестками, расположенными на ней веерообразно и соединенными между собой общей шиной, жестко соединенного с каркасом пневмоцилиндра, взаимодействующего с вакуум-проводом, установленного в пневмоцилиндре с возможностью продольного перемещения поршня с зубчатой рейкой, жестко закрепленной одним концом перпендикулярно к направляющим, размещенного на пневмоцилиндре и подпружиненного относительно него зубчатого колеса, взаимодействующего с зубчатой рейкой, и контактного элемента, закрепленного на свободном конце рейки и предназначенного для контактирования с лепестками пластин.