Спосіб визначення похибки кутомірної шкали

Реферат: Винахід належить до кутових вимірів і призначений для визначення похибки кутових шкал. Спосіб визначення похибки кутомірної шкали здійснюється за допомогою пристрою для виміру координат, яким визначають координати середини штрихів шкали ближнього і дальнього щодо центра шкали краю штрихів, визначають рівняння прямої, що проходить через нульовий штрих, задаючи одну з координат центра шкали, визначають другу координату центра шкали таким чином, щоб центр шкали лежав на прямій, що проходить через нульовий штрих, визначають похибку шкали як комбінацію кутових похибок точок перетинання штрихів шкали і двох концентричних кіл, що мають мінімальний і максимальний радіуси і всі штрихи шкали, що перетинають. Центри кіл збігаються з центром шкали, потім, задаючи нові координати центра і визначаючи нову комбінацію кутових похибок точок перетинання штрихів шкали і двох концентричних кіл, знаходять такі координати центра шкали, щодо яких похибки штрихів шкали оптимальні і які приймаються за шукані. UA 102275 C2 (12) UA 102275 C2 UA 102275 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до метрології, зокрема до кутових вимірів, і призначений для визначення похибки кутових шкал. Відомий спосіб (патент України №73892), що полягає в тому, що за допомогою пристрою для виміру координат визначають координати точок середини кожного штриха в ортогональній системі координат, по координатах точок середини трьох штрихів визначають координати центра шкали, щодо цього центра по координатах точок середини штрихів визначають кутові значення штрихів і їхньої відмінності від номінальних, тобто похибки, потім, задаючи нові координати центра і визначаючи нові кутові значення крапок середини штрихів і їхньої похибки, знаходять такі координати центра шкали, щодо яких похибки штрихів шкали оптимальні і які приймаються за шукані. Недоліком зазначеного способу є те, що не враховується кутова довжина штриха шкали і похибка кожного штриха залежить від місця розташування точки середини штриха і може змінюватися в межах кута, рівного кутовій довжині штриха. За прототип даного винаходу прийнятий спосіб визначення похибки кутомірної шкали (патент України № 82736), що полягає в тому, що визначають координати середини штрихів шкали ближнього і дальнього щодо центра шкали краю штрихів, а похибку шкали визначають як комбінацію кутових похибок точок перетинання штрихів шкали, що визначаються як відрізки, обмежені двома точками середин ближнього і дальнього країв штриха, і двох концентричних кіл, що мають мінімальний і максимальний радіуси і всі штрихи шкали, що перетинають, при цьому центри кіл збігаються з центром шкали. Недолік відомого способу в тому, що для кожного штриха треба обчислювати чотири значення похибки, оскільки, і нульовий штрих також має два значення похибки. Це призводить до великого обсягу обчислень і до необхідності вибору значення похибки для кожного штриха шкали. Задачею винаходу є зменшення обсягу обчислень і виключення неоднозначності похибки нульового штриха шкали за рахунок того, що похибка нульового штриха завжди рівна нулю. Зазначена задача вирішується тим, що центр шкали вибирають із точок, що лежать на прямій, що збігається з нульовим штрихом шкали. Перевага способу визначення похибки кутомірної шкали, що заявляється, в порівнянні з прототипом полягає в тому, що він дозволяє зменшити обсяг обчислень, полегшує визначення первинного центра шкали шляхом вибору значення. При цьому похибка нульового штриха завжди дорівнює нулю, а всі ненульові штрихи мають два, а не чотири, значення похибки, що визначають діапазон їхніх можливих похибок. На кресленні прийняті наступні позначення: 1 - нульовий штрих шкали, 2 - центр шкали крапка С, 3 - коло максимального радіуса, 4 - коло мінімального радіуса. 5 - ненульовий штрих шкали, 6 - пряма, що проходить через нульовий штрих, P1 , P2 - точки перетинання двох концентричних кіл зі штрихом шкали,  - кутова довжина штриха,  1 ,  2 - кути між прямими, що проходять через нульовий штрих і ненульовий штрих, XOY - ортогональна система координат. Спосіб може бути реалізований у такий спосіб. Визначають координати середини штрихів шкали ближнього і дальнього щодо центра шкали країв штрихів, наприклад за допомогою універсального вимірювального мікроскопа УВМ-23, що дозволяє визначати координати об'єктів (штрихів шкали) в ортогональній системі координат по вбудованих шкалах. Потім визначають рівняння прямих, що проходять через штрихи шкали по двох відомих точках кожного штриха, використовуючи наступну формулу аналітичної геометрії (див., наприклад, Г. Корн и Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1968. - С. 54-59): y  y1 x  x1 - рівняння прямої, що проходить через дві незбіжні точки P1( x1, y1) ,  y 2  y1 x 2  x 1 P2 ( x 2 , y 2 ) . По рівнянню прямої, що проходить через дві точки нульового штриха, задаючи одну із координат центра шкали, наприклад x c , визначають іншу координату центра шкали y c . y c  k  x c  b - рівняння прямої, де y c - шукана координата центра шкали, 1 UA 102275 C2 ( y 2  y1) - кутовий коефіцієнт прямої, що проходить через дві точки, ( x 2  x1 ) - задана координата центра шкали, xc k ( y 2  y1 )  x1  y1 - вільний член рівняння. ( x 2  x1 ) По координатах крапок середини штрихів шкали, розташованих ближче до центра шкали, і координатах центра шкали визначають максимальне значення відстані від центра шкали до точок штрихів, що приймають за мінімальний радіус кола. По координатах точок середини штрихів шкали, розташованих далі від центра шкали, і координатах центра шкали визначають мінімальне значення відстані від центра шкали до точок штрихів, що приймають за максимальний радіус кола. Визначають координати точок перетинання штрихів шкали, обумовлених як відрізки, обмежені двома точками середин ближнього і дальнього країв штриха, і двох концентричних кіл з центром у центрі шкали, використовуючи наступні формули: b 5 10 d1  ( x c  x1)2  ( y c  y1)2 - відстань між двома точками P1( x1, y1) і C( x c , y c ) , d1  ( x c  x1)2  ( y c  y1)2 - відстань між двома точками P2 ( x 2 , y 2 ) і C( x c , y c ) , 15 20 ( x  x c )2  ( y  y c )2  R 2 - рівняння кола радіуса R з центром у точці C( x c , y c ) . По координатах точок перетинання штрихів і кіл в координатах центра шкали визначають кутові коефіцієнти прямих, що проходять через точки штрихів шкали і центр шкали і кути між прямими, що проходять через нульовий штрих і інші штрихи, використовуючи наступну формулу: k  k1 – кут між двома прямими з кутовими коефіцієнтами k1 і k 2 . arctg12  2 1  k1k 2 Значення похибки шкали визначають як різницю між отриманими  i і номінальними значеннями кутів  ін : i   i   ін . Потім послідовно задають нове значення координати центра шкали ( x c ) , визначають нове значення другої координати центра шкали ( y c ) , нові значення  i' кутів і нові значення похибки: 25  i'   ін . багаторазовому завданні координати центра, що задає, шкали ( x c ) одержують комбінації похибок  i : 'i ,... 'i'...' , з яких вибирають оптимальну комбінацію, що приймають за шукану. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 'i  При Спосіб визначення похибки кутомірної шкали, що полягає в тому, що за допомогою пристрою для виміру координат визначають координати середини штрихів шкали ближнього і дальнього відносно центра шкали краю штрихів, відносно центра шкали по координатах точок середини штрихів визначають кутові значення штрихів і їхньої відмінності від номінальних, тобто похибки, послідовно змінюють координати центра шкали, знаходять нові кутові значення штрихів, похибку шкали визначають як комбінацію кутових похибок точок перегинання штрихів шкали, що визначаються як відрізки, обмежені двома точками середин ближнього і дальнього країв штриха, і двох концентричних кіл, що мають мінімальний і максимальний радіуси і всі штрихи шкали, що перетинають, при цьому центри кіл збігаються з центром шкали, який відрізняється тим, що центр шкали вибирають із точок, що лежать на прямій, що збігається з нульовим штрихом шкали. 2 UA 102275 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3