CC BY
6
Список литературы
1. Айзекс Р. Дифференциальные игры. М. : Мир, 1967.
2. Понтрягин Л. С. Линейная дифференциальная игра убегания. Тр. МИАН СССР. 1971. Т. 112. С. 30-63.
3. Красовский Н. Н., Субботин А. И. Позиционные дифференциальные игры. М. : Наука, 1974. 456 с.
4. Желнин Ю. Н. Линеаризованная задача преследования и уклонения на плоскости // Ученые записки ЦАГИ. 1977. Т. 8, № 3. С. 88-98.
5. Бурдаков С. В., Сизов П. А. Алгоритмы управлением движения мобильным роботом в задаче преследования // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2014. № 6 (210). С. 49-58.
6. Симакова Э. Н. Об одной дифференциальной игре преследования // Автоматика и телемеханика. 1967. № 2. С. 5-14.
7. Дубанов А. А. Конструирование базовых элементов формы и параметризация составных поверхностей // Информационные технологии. 2003. № 10. С. 42-51.
8. Моделирование траекторий в задаче преследования. URL: http://dubanov.exponenta.ru (дата обращения: 22.07.2019).
9. Моделирование промежуточных линий. URL: https://www.youtube.com/watch?v=ixNhGHaBXPU& feature=youtu.be (дата обращения: 19.03.2019).
10. Препятствие на плоскости определения. URL: https://youtu.be/Uc4slgitOVw (дата обращения: 19.03.2019).
11. Препятствие на параболоиде. URL: https://youtu.be/7xZAzvy0wGc (дата обращения: 19.03.2019).
12. Движение по локальному сегменту траектории. URL: https://youtu.be/gE7XZWIlGjE (дата обращения: 19.03.2019).
13. Моделирование сегмента траектории. URL: https://www.youtube.com/watch?v=lxKR3-tnIs4 (дата обращения: 19.03.2019).
14. Траектория в мировой системе координат. URL: https://youtu.be/l1iZQaBxN1c (дата обращения: 19.03.2019).
УДК 621.3:005.6
ИЗМЕРЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОДУЛЯ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ БУСТЕРА ПРОЕКТА NICA ОИЯИ
NICA COMPLEX BUSTER MAGNETIC SYSTEM MODULES GEOMETRIC PARAMETERS MEASUREMENTS
Д. Дяков, В. Василев, Х. Радев, Х. Николова
Софийский технический университет, г. София, Болгария
D. Diakov, H. Radev, V. Vassilev, H. Nikolova
Precision Engineering and Measurement Instruments Technical University of Sofia Sofia, Bulgaria
Аннотация. Блок магнитных линз является основным элементом магнитной системы бустера проекта NICA ОИЯИ - Дубна, Россия. К механическим элементам, из которых он составлен, устанавливаются высокие требования к их геометрическим параметрам. Специфика этого модуля требует разработки адекватной схемы и системы измерения. Описываются основные элементы системы, процедуры настройки, измерение и обработка измерительной информации. Система успешно апробирована при контроле пробных образцов «пикапа» электродов.
Ключевые слова: магнитная система бустера проекта NICA ОИЯИ, блок магнитных линз, система измерения.
DOI: 10.25206/2310-9793-7-4-117-121
I. Введение
«Блок-линзы» является основным модулем магнитной системы бустера международного проекта NICA ОИЯИ - Дубна, Россия. Основным элементом этого модуля является вакуумная камера (рис. 1), которой осуществляется ускорение пучка элементарных частиц.
Камера содержит корпус, состоящий из двух опорных планок (2), связанных сваркой с двумя параллельными фланцами (1) и (4). На эту конструкцию одевается кожух (не показан на чертеже), тоже связанный сваркой к фланцам.
В корпусе расположены «пикап электроды» (ПЭ) 5 и 7, предназначенные для измерения положения центра тяжести пучка. ПЭ представляют собой эллипсообразные сигнальные электроды с диагональным зазором. Длина каждой пары ПЭ равна 190 мм, а размеры измерительного поперченного сечение (максимальный и минимальный диаметр эллипсы) равны соответственно 130 мм по горизонтали и 65 мм по вертикали. Зазор между электродами равен 2 мм.
ПЭ фиксируются к несущим планкам камеры с помощью проходных изоляторов. Эти изоляторы выполняют роль регулирующих опор, с помощью которых регулируется положения ПЭ относительно геометрической оси блока линз бустера при установочных и монтажных операциях. Требуется, чтобы оси ПЭ и междинного элемента (7) лежали на одной прямой. Допускаемое отклонение от соосности относительно этой прямой, выполняющей роль общей базовой оси составляет 0.2 мм [1, 2].
В конкретном случае в качестве общей базовой оси [3]. Принимается прямая, соединяющая центры поперечных сечений эллипсовидных отверстий фланцев.
Рис. 1. Вакуумная камера 1 - фланец; 2 - опорная планка; 3 - междинный элемент; 4 - фланец; 5 - пикап-электрод; 6 - проходной изолятор; 7 - пикап-электрод
II. Схема измерения
Действительные оси ПЭ и междинного элемента определяемые как геометрическое место центров их поперечных сечений представляют кривые в пространстве. Отклонения от соосности ЕРС в данном i -том поперечном сечении оценивается как расстояние от ьтой точки действительной оси до общей базовой оси (рис 2) [1, 2, 4]. Поэтому необходима информация о взаимном расположении этих осей определенной путем измерения относительно некоторой выходной базы. В конкретном случае в качестве такой выходной базы принимается геометрическая ось камеры - прямая соединяющая центры двух параллельных фланцев, которая выполняет и роль общей базовой оси.
Выходная база реализуется как ось линейной цилиндрической направляющей (11), установленная в подшипниках скольжения колец (1) и (8) камеры (2). По направляющей (11) перемещается каретка (10), на которой установлены четыре диаметрально расположенные измерительные головки (9). Измерительные головки настраиваются на нуль по эталонному кольцу 1. По показаниям измерительный головок А1, А2, А3, А4 определяются отклонения от соосности ЕРСХ1 и ЕРСУ1 ьтых точек действительных осей ПЭ и междинного элемента в вертикальной и горизонтальной плоскости относительно выходной базы, принятой в качестве общей базовой оси, а также отклонения диаметров эллиптического (эллипсообразного) профиля Д,От;„. и Д,Отиж. относительно их значений при настройке.
ЕРС.
_ (лч-лч)
У]
(1)
2
ЕРС„
_ (лч-лч)
2
д д,
да,
= (лЧ+лч) Х 2
Рис. 2. Схема измерения: 1 - эталонное кольцо; 2 - вакуумная камера; 3 - пикап-электрод; 4 - проходной изолятор; 5 - междинный элемент; 6 - пикап-электрод; 7 - центрирующее кольцо; 8 - базирующее кольцо; 9 - измерительные головки (датчики); 10 - каретка; 11 - линейная направляющая
(2)
(3)
(4)
' 2
/ 2 3
Рис. 3. Расположение действительных осей пикап-электродов и междинного элемента в пространстве и относительно выходной базе (общей базовой оси) 1 - действительная ось ПЭ 5 (см. рис. 1); 1 - действительная ось междинного элемента 3 (см. рис. 1); 3 - действительная ось ПЭ 7 (см. рис. 1); 4 - выходная база (общая базовая ось)
III. Измерительная система
Измерительная система (рис. 4) содержит линейную цилиндрическую направляющую (2), установленную на подшипниках с двух концов в оба кольца - эталонное (1) и базирующее (5). Базирующее кольцо (5) связано с центрирующим кольцом (3) с дистанционными колонками обеспечивающими технологически их соосность.
Рис. 4. Измерительная система - внешней вид 1 - эталонное кольцо; 2 - направляющая; 3 - центрирующее кольцо; 4 - каретка с датчиками;
5 - базирующее кольцо
Эталонное и центрирующее кольцо крепятся с фланцами вакуумной камеры по центровочным уступам обеспечивая таким образом их соосность. По прямолинейной направляющей перемещается каретка (4), на которой закреплены диаметрально четыре индуктивные датчика бокового действия Mahr Milimar 1318, связанные с многоканальным отсчитывающим прибором Milimar C 1208 Датчики имеют диапазон измерения ... мм при дискретности отсчета 1 мкм. Они настраиваются на ноль по эталонному эллипсовидному профилю эталонного кольца (рис. 5). При выходе на измерительной позиции каретка располагается между центрирующим и базирующим кольцом (рис. 6). При измерении каретка устанавливается дискретно на измерительные позиции с помощью механизма с гибким элементом, имеющим круговой преобразователь.
Рис. 5. Настройка измерительных датчиков на нуль
Рис. 6. Система измерения на измерительной позиции - внешней вид
С помощью коммуникационного интерфейса первичная измерительная информация от датчиков и отсчитывающего прибора подается к компьютеру, где после обработки по соответствующим программам результаты измерения представляются в текстовом графическом виде.
Измерительная система апробирована в условиях, близким к реальным. Проведены многократные измерения опытных образцов вакуумной камеры, при различном положении камеры пространстве.
Основные источники неточности связаны с непрямолинейностью направляющей, ее деформацией под действием массы каретки, перекосом каретки относительно направляющей при ее позиционировании, а также и с реализацией выходной базы при креплении эталонного и центровочного кольца с фланцами вакуумной камеры. При допустимом отклонении от соосности 0.2 мм целевая неопределенность равна 50 мкм [3].
Рассеивание результатов при десятикратном измерении и установлении системы на измерительной позиции оцененное через экспериментальное среднеквадратическое отклонение не более 20 мкм.
Время измерения в 20 поперечных сечениях, включительно установлению на измерительной системе и на измерительной позиции не более 10 минут.
IV. Выводы
Разработана система измерения и контроля геометрических параметров вакуумной камеры блока линз магнитной системы бустера проекта NICA ОИЯИ Дубна.
Система успешно апробирована при измерениях опытных образцов камеры в условиях максимально близких к реальным.
Схема измерения и конструктивные решения при реализации системы обеспечивают необходимую точность, удобства при работе и производительность измерительного процесса.
Список литературы
1. ISO 1101:2017. Geometrical product specifications (GPS) - Geometrical tolerancing - Tolerances of form, orientation, location and run-out.
2. Radev Hr. Metrologiya i izmervatelna tehnika. 2010. Vol. II. S., Softtreyd. ISBN: 978-954-334-093-4.
3. ISO 17450-1:2011. Geometrical product specifications (GPS) - General concepts. Part 1: Model for geometrical specification and verification.
4. Geometrical Product Specification Course for Technical University. Lehrstuhl QFM 2001. ISBN 3980591166.
5. Miteva R. Prosledimost na rezultatite ot izmervane na otkloneniyata na formata. Proceedings of the symposium 21th National scientific symposium. September 10-14, 2011, Sozopol, Bulgaria. ISSN: 1313-9126.
