RU140220U1 - HEX POSITION METER - Google Patents

Abstract

Шестикомпонентный измеритель-позиционер, содержащий платформу, связанную с неподвижным основанием шестью одинаковыми по длине стержнями со встроенной в них тензометрической измерительной системой, отличающийся тем, что измерительная система выполнена с использованием тензометрических датчиков S-образной формы, каждый из которых конструктивно встроен в стержни, связанные с платформой и основанием сферическими шарнирами, расположенными на ползунах, выполненных с возможностью перемещения по круговой направляющей основания с помощью приводов, соединенных с компьютерной системой сбора данных и позиционирования.A six-component positioner meter containing a platform connected to a fixed base by six rods of the same length with a strain gauge measuring system integrated in them, characterized in that the measuring system is made using S-shaped strain gauge sensors, each of which is structurally integrated into the rods connected with a platform and a base with spherical hinges located on sliders made with the possibility of moving along the circular guide of the base with drives connected to a computer data acquisition and positioning system.

Description

Шестикомпонентный измеритель-позиционер относится к средствам измерения сил и моментов, так и в качестве позиционера.The six-component meter-positioner refers to the means of measuring forces and moments, and as a positioner.

Полезная модель может использоваться, в частности, в области авиастроения и предназначена для проведения наземных испытаний и исследований беспилотных летательных аппаратов с целью определения их динамических характеристик.The utility model can be used, in particular, in the field of aircraft engineering and is intended for conducting ground tests and studies of unmanned aerial vehicles in order to determine their dynamic characteristics.

В качестве прототипа, как измерителя, к заявляемому устройству выбран многокомпонентный датчик сил и моментов, содержащий силовоспринимающую часть, связанную с параллельным основанием шестью стержнями с тензорезисторами (патент на изобретение №1747961 A1 от 15.07.92, бюл. №26).As a prototype, as a meter, a multi-component force and moment sensor containing a power-sensing part connected to a parallel base by six rods with strain gages (patent for invention No. 1747961 A1 of 07.15.92, bull. No. 26) was selected for the inventive device.

Существенным недостатком прототипа является выполнение измерений только для жестко заданного конструктивного решения, что значительно сужает сферу применения данного устройства.A significant disadvantage of the prototype is to perform measurements only for a rigidly specified design solution, which significantly narrows the scope of this device.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание устройства, позволяющего проводить измерения силовых факторов при различных положениях исследуемого объекта, закрепленного на платформе устройства.The technical task of the proposed device is to create a device that allows you to measure force factors at various positions of the investigated object, mounted on the platform of the device.

Техническая задача достигается тем, что в шестикомпонентном измерителе-позиционере, содержащем платформу, связанную с неподвижным основанием шестью одинаковыми по длине стержнями со встроенной в них тензометрической измерительной системой, согласно полезной модели, измерительная система выполнена с использованием тензометрических датчиков S-образной формы, каждый из которых конструктивно встроен в стержни. Стержни связаны с платформой и основанием сферическими шарнирами, расположенными на ползунах, выполненных с возможностью перемещения по круговой направляющей основания с помощью приводов, соединенных с компьютерной системой сбора данных и позиционирования.The technical problem is achieved by the fact that in a six-component measuring positioner containing a platform connected to a fixed base by six rods of the same length with a tensometric measuring system integrated in them, according to a utility model, the measuring system is made using S-shaped tensometric sensors, each which are structurally integrated into the rods. The rods are connected to the platform and the base with spherical hinges located on the sliders, which can be moved along the circular guide of the base using actuators connected to a computer data acquisition and positioning system.

Подвижная платформа шестикомпонентного измерителя-позиционера способна изменять свое пространственное положение по шести независимым координатам: трем линейным X_c, Y_c, Z_c и трем угловым α, β, γ. В качестве линейных выступают координаты полюса С платформы в неподвижной системе координат (СК) OXYZ,. Угловые координаты определяют разворот подвижной платформы вокруг полюса; в качестве этих координат могут использоваться, например, углы Крылова, определяющие разворот связанной с платформой СК CX'Y'Z' относительно неподвижной СК OXYZ.The mobile platform of the six-component measuring positioner is capable of changing its spatial position in six independent coordinates: three linear X _c , Y _c , Z _c and three angular α, β, γ. The coordinates of the pole C of the platform in the fixed coordinate system (SK) OXYZ, are linear. The angular coordinates determine the rotation of the moving platform around the pole; as these coordinates can be used, for example, the Krylov angles that determine the turn of the SC CX'Y'Z 'connected to the platform relative to the fixed SC OXYZ.

Так как стержни шарнирно соединены с платформой и основанием, а последние соединены с ползунами, которые способны перемещаться по круговой направляющей основания, то изменение угловых положений ползунов приведет к изменению пространственного положения платформы с закрепленным на ней объектом. При заторможенных приводах измеритель-позиционер превращается в пространственную ферму, что обеспечивает высокую жесткость конструкции. В этом состоянии целесообразнее всего проводить измерения силовых факторов, действующих на платформу, используя встроенные в стрежни тензометрические датчики. Полученные при измерении данные пересылаются в компьютерную систему сбора данных и позиционирования для дальнейшей обработки.Since the rods are pivotally connected to the platform and the base, and the latter are connected to sliders that are able to move along the circular guide of the base, a change in the angular positions of the sliders will lead to a change in the spatial position of the platform with the object fixed on it. With braked drives, the positioner meter turns into a spatial truss, which ensures high structural rigidity. In this state, it is most advisable to measure the force factors acting on the platform using strain gauge sensors built into the rods. The data obtained during the measurement are sent to a computer data acquisition and positioning system for further processing.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. представлена упрощенная кинематическая схема устройства.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. A simplified kinematic diagram of the device is presented.

Шестикомпонентный измеритель-позиционер построен на основе механизма с параллельной кинематикой и содержит платформу 1, основание 2, шесть стержней 3 постоянной длины, двенадцать сферических шарниров платформы 4 и основания 5, шесть ползунов 6 и компьютерную систему сбора данных и позиционирования 7. Ползуны 6 выполнены с возможностью перемещения по круговой направляющей основания 2 относительно вертикальной оси более чем на 360° за счет работы модулей приводов (на схеме не показаны).The six-component measuring positioner is based on a mechanism with parallel kinematics and contains platform 1, base 2, six rods 3 of constant length, twelve spherical hinges of platform 4 and base 5, six sliders 6 and a computer data acquisition and positioning system 7. Sliders 6 are made with the ability to move along a circular guide of the base 2 relative to the vertical axis by more than 360 ° due to the operation of the drive modules (not shown in the diagram).

Шестикомпонентный измеритель-позиционер работает следующим образом. На платформу 1 устанавливается и закрепляется объект (например, беспилотный летательный аппарат). От компьютерной системы сбора данных и позиционирования 7 на модули приводов поступают управляющие сигналы, задающие положения ползунов 6 через угловые координат (на схеме показана только координата φ₁) в неподвижной СК OXYZ,. Ползуны 6 перемещаются по круговой направляющей основания 2 и изменяют положение шарниров 5, которые через стержни постоянной длины 3 изменяют пространственное положение шарниров 4. Это приводит к изменению пространственной ориентации платформы 1. Далее привода затормаживаются, и выполняется измерение возникающих в штангах 3 усилий

(i=1…6). Для этого используются 8-образные тензометрические датчики, входящие в конструкцию каждого стержня. Полученные при измерении данные пересылаются в компьютерную систему сбора и позиционирования для обработки. В качестве результата определяются значения проекций главного вектора системы сил

и главного момента системы сил

, действующих на подвижную платформу устройства, а значит и на объект исследования.The six-component measuring positioner works as follows. An object is installed and fixed on platform 1 (for example, an unmanned aerial vehicle). From the computer data acquisition and positioning system 7, control signals are supplied to the drive modules that specify the position of the sliders 6 through the angular coordinates (only the coordinate φ _{1 is} shown in the diagram) in the fixed OXYZ SC. The sliders 6 move along the circular guide of the base 2 and change the position of the hinges 5, which through the rods of constant length 3 change the spatial position of the hinges 4. This leads to a change in the spatial orientation of the platform 1. Next, the actuators are braked and the forces arising in the rods 3 are measured

(i = 1 ... 6). For this, 8-shaped strain gauges are used, which are included in the design of each rod. The data obtained during the measurement are sent to a computer system for collecting and positioning for processing. As a result, the values of the projections of the main vector of the system of forces are determined

and the main point of the system of forces

acting on the mobile platform of the device, and therefore on the object of study.

Основное назначение данного устройства состоит в использовании его как в качестве измерителя сил и моментов, так и в качестве позиционера. Измеритель-позиционер обладает малыми габаритами, высокой жесткостью конструкции и высокой точностью измерения и позиционирования. Кроме того, устройство может применяться для создания нового оборудования с нетрадиционными компоновочными схемами, а также учебных стендов, иллюстрирующих работу современного оборудования с нетрадиционными компоновочными схемами.The main purpose of this device is to use it both as a force and moment meter, and as a positioner. The positioner meter has small dimensions, high structural rigidity and high accuracy of measurement and positioning. In addition, the device can be used to create new equipment with unconventional layout schemes, as well as training stands illustrating the operation of modern equipment with unconventional layout schemes.

Claims (1)

Шестикомпонентный измеритель-позиционер, содержащий платформу, связанную с неподвижным основанием шестью одинаковыми по длине стержнями со встроенной в них тензометрической измерительной системой, отличающийся тем, что измерительная система выполнена с использованием тензометрических датчиков S-образной формы, каждый из которых конструктивно встроен в стержни, связанные с платформой и основанием сферическими шарнирами, расположенными на ползунах, выполненных с возможностью перемещения по круговой направляющей основания с помощью приводов, соединенных с компьютерной системой сбора данных и позиционирования.

A six-component positioner meter containing a platform connected to a fixed base by six rods of the same length with a strain gauge measuring system integrated in them, characterized in that the measuring system is made using S-shaped strain gauge sensors, each of which is structurally integrated into the rods connected with a platform and a base with spherical hinges located on sliders made with the possibility of moving along the circular guide of the base with drives connected to a computer data acquisition and positioning system.

Images