ШЕСТИКОМПОНЕНТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ-ПОЗИЦИОНЕР

Шестикомпонентный измеритель-позиционер относится к средствам измерения сил и моментов, так и в качестве позиционера.
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.
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).
Существенным недостатком прототипа является выполнение измерений только для жестко заданного конструктивного решения, что значительно сужает сферу применения данного устройства.
Технической задачей предлагаемого устройства является создание устройства, позволяющего проводить измерения силовых факторов при различных положениях исследуемого объекта, закрепленного на платформе устройства.
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.
c
c
c
Подвижная платформа шестикомпонентного измерителя-позиционера способна изменять свое пространственное положение по шести независимым координатам: трем линейным X, Y, Z 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.
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.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. представлена упрощенная кинематическая схема устройства.
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).
1
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 φ) 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.
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.