Координатный циркуль с автоматической регистрацией результатов измерений

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для определения точных координат взаимного расположения относительно друг друга трёх конкретных точек пространства. Инструмент может быть использован в области краниометрии (в том числе в краниотригонометрии) и остеометрии, а также в других отраслях науки и производства, где используется тригонометрические данные. Разработка устройства позволяет ускорить процесс регистрации результатов измерения, таким образом, ускорив и рационализировав работу исследователей.
Известен «Электронный координатный циркуль» (Патент на полезную модель № RU 158775 U1. – Опубл. 20.01.2016. Бюл. № 2), отличающийся тем, что что «миллиметровые шкалы дополнены электронными, и введена дополнительная шкала, позволяющая определять степень отдаленности положения третьей измерительной ножки, двигающейся как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, от других ножек». Предлагаемая полезная модель «Координатный циркуль с автоматической регистрацией результатов измерений» отличается от него наличием проводного соединения, позволяющего автоматически переносить полученные метрические данные на электронный носитель (настольный компьютер, ноутбук, смартфон и т.д.). Техническим результатом по подготовке модели является повышение удобства и эффективности измерительных работ, увеличение скорости работы.
Проводное соединение, одновременно, используется для питания всех электронных отсчётных блоков. Питание от разъема USB обеспечивает неограниченное время работы циркуля (независимое от ёмкости аккумуляторов или батарей).
Во время разработки полезной модели «Координатный циркуль с автоматической регистрацией результатов измерений» ставилась следующая специфическая задача:
- повышение оперативности фиксации результатов измерения с одновременным исключением негативного влияния «человеческого фактора» (ошибок оператора) за счёт замены операции заполнения таблиц на бумажном или электронном носителе вручную на автоматическую;
Попутно решался также ряд вспомогательных задач:
- обеспечить удобство в обращении с измерительным прибором за счёт выполнения всех элементов циркуля из углепластиковых материалов, что позволяет снизить существенно его массу и исключить коррозию металлических элементов;
- оперативное создание документации в цифровом виде, обеспечивающей её надёжное и компактное создание, оперативный обмен информацией между потребителями.
В качестве прототипа и аналога разрабатываемого устройства был выбран электронный координатный циркуль (Патент на полезную модель № RU 158775 U1. – Опубл. 20.01.2016. Бюл. № 2, Россия). Данная модель характеризуется наличием трёх отсчётных электронных устройств с небольшим экраном. Она представляет собой практически единственную усовершенствованную модификацию координатного циркуля, конструкция которого первоначально была предложена в начале XX столетия К.С. Мережковским.
Вместе тс этим, конструкция отличается комплексным недостатком:
- у неё нет прямой проводной связи с электронным носителем (настольным компьютером, ноутбуком, смартфоном), что делает более трудоёмкой технику осуществления регистрации результатов метрической и замедляет ход исследовательской работы.
Решение данной проблемы достигается тем, что электронный координатный циркуль снабжается проводной связью для переноса информации на электронное устройство в качестве которого, могут выступать настольный компьютер, ноутбук, смартфоном и др. Фиксация метрических данных производится в момент нажатия кнопки на пульте управления, который, для удобства работы, расположен на гибкой части проводного соединения, несущего USB-разъём для подключения к электронному устройству.
Похожая (не тождественная) передача используется в штангенциркулях компаний MITUTOYO (Япония) и Vogel-Germany. Однако вся продукция указанных компаний позволяет измерять только линейные абсолютные размеры.
Предлагаемый циркуль позволяет одновременно измерять как абсолютные, так и относительные размеры, определяя взаимное расположение сразу трёх точек. При этом все значения измерений позиционально засинхронизированы между собой и одновременно передаются на электронное устройство (настольный компьютер, ноутбук, смартфон и т.д.). Кроме того, в модели «Координатный циркуль с автоматической регистрацией результатов измерений» пульт управления несёт гибкая часть проводного соединения, что обеспечивает максимальное удобство при передаче данных.
Новые элементы, введённые в конструкцию, позволяют рационализировать процесс измерительной работы и фиксации результатов в ходе краниометрического и остеометрического исследования.
На фиг.1 изображена схема полезной модели «Координатный циркуль с автоматической регистрацией результатов измерений».
Устройство (фиг.1) содержит:
1 – измерительная штанга координатного циркуля с неподвижной ножкой;
2 – подвижная ножка координатного циркуля, двигающаяся в горизонтальной плоскости;
3 – отсчётный блок с экраном, неподвижно соединенный с подвижной ножкой координатного циркуля, двигающийся в горизонтальной плоскости;
4 – подвижная ножка координатного циркуля, перемещающаяся в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
5 – отсчётный блок с экраном, неподвижно соединённый с подвижной ножкой координатного циркуля, перемещающейся в горизонтальной и вертикальной плоскостях и фиксирующий расстояние до неподвижной ножки координатного циркуля;
6 – отсчётный блок с экраном, фиксирующий размах движения подвижной ножки координатного циркуля в вертикальном направлении;
7 – гибкая проводная связь между тремя отсчётными блоками координатного циркуля, снабжённая USB-разъёмом для соединения с электронным устройством;
8 – пульт управления координатным циркулем;
9 – электронный носитель (настольный компьютер, ноутбук, смартфон и т.д.).
Подвижная ножка координатного циркуля, двигающаяся в горизонтальной плоскости 2 закреплена на штанге с неподвижной ножкой 1. Отсчётный блок 3, неподвижно соединён с подвижной ножкой 2. На штанге координатного циркуля 1 закреплена также подвижная ножка, которая может двигаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости 4, снабжённая двумя отсчётными блоками, один из которых (5) фиксирует расстояние, на котором находится данная ножка от неподвижной ножки координатного циркуля, другой (6) показывает расстояние между конечной частью ножки 4 относительно линии, образованной конечными частями неподвижно закреплённой ножки 1 и подвижной ножки 2. Устройство снабжено гибким проводом с USB-разъёмом 7, несущей пульт управления простой конструкции 8. При помощи USB-разъёма осуществляется соединение устройства с электронным устройством (настольный компьютер, ноутбук, смартфон и т.д.), на который должно будет осуществляться сохранение информации.
На фиг. 2. показан внешний вид устройства.
Работа устройства «Координатный циркуль с автоматической регистрацией результатов измерений» осуществляется следующим образом:
После оборудования рабочего места, модель при помощи USB-разъёма подключается к электронному устройству, например, ноутбуку, на котором включается специальная программа для работы с предлагаемым устройством. Пульт управления устройством, который располагается на гибкой части проводного соединения, располагается на рабочем месте таким образом, чтобы не был затруднён доступ к нему, но, при этом, он сам не был препятствием для осуществления метрических работ.
Перед метрическими работами обнуляются данные всех трёх шкал путём сведения конечной части всех трёх измерительных ножек в одной точке и нажатием кнопки «zero» на всех трёх электронных блоках координатного циркуля. После этого осуществляется измерение. Для этого измерительные ножки фиксируются на искомых остеометрических или краниометрических точках. Результат измерения отражается на экранах трёх электронных блоков координатного циркуля. Затем производится передача метрических данных на электронное устройство. Для этого нажимается кнопка пульта управления, находящегося на гибкой части провода.
При этом, полученные значения можно проконтролировать как на цифровых табло отсчётных блоков, так и на экране компьютера. Тем самым, исключаются ошибки оператора, при занесении данных в компьютер и ускоряется процесс ввода данных в компьютер. В дальнейшем, цикл измерения может повторяться неограниченное количество раз.
Важно обращать внимание на то, чтобы в момент передачи информации на электронное устройство измерительные ножки инструмента продолжали оставаться в неподвижном состоянии. Данные, поступившие таким образом на электронный носитель, сразу могут быть подвергнуты аналитико-статистической обработке. Данное обстоятельство представляет собой основное преимущество полезной модели.
В полном соответствии с формулой данной полезной модели, заявителями изготовлен опытный образец. Испытание данного образца показало возможность использования модели в остеометрических и краниометрических работах.
Все три измерения производятся стандартным для координатного циркуля способом подведения конечной части измерительных ножек к точкам, между которыми требуется найти прямое и проекционное расстояние. Когда все размеры отражаются на экранах электронных отсчётных устройств, производится передача полученных данных на электронный носитель (настольный компьютер, ноутбук, смартфон и т.д.) путём нажатия кнопки пульта управления. Информация передаётся на электронное устройство при помощи проводной связи, на гибкой части которого располагается упомянутый пульт управления.
Полезная модель даёт возможность достаточно быстро и без больших трудозатрат фиксировать результаты метрических работ в памяти электронного устройства и делать информацию доступной для статистического анализа практически сразу после измерений, а также открывает широкие перспективы для формирования метрических информационных баз данных.