CZ308030B6 - Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou má čtyři základní kroky, prvním krokem je aktivace příslušné definice měření na základě typu konkrétní měřené skořepiny a načež se automaticky nastaví uchopovací mechanismus měřicího zařízení; ve druhém kroku je měřená rotační skořepina vložena do měřicího zařízení, a ve třetím kroku je provedeno automatické měření, probíhající v šesti sekvencích a v posledním čtvrtém kroku se vyjme měřená skořepina z měřicího zařízení. Dále je popsáno zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření sestávající z uchopovacího mechanismu (2) tvořené třemi otáčejícími se uchopovacími válečky (6), jejichž osy rotace jsou rovnoběžné s centrální osou (7) uchopovacího mechanismu (2), polohovacího mechanismu (3) optických senzorů (4) a vyhodnocovací jednotky (5), uložených ve skříni (31), přičemž polohovací mechanismus (3) se může pohybovat podél centrální osy (7) horizontálně i vertikálně.

Description

Předmět vynálezu se týká způsobu bezkontaktního měření a analýzy tlouštěk stěn skořepin s proměnnou tloušťkou tvarem připomínající rotujícím křivkový profil, zejména ráfků vozidel, a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

K měření a vyhodnocování tlouštěk stěn skořepin se v praxi využívají kontaktní nebo bezkontaktní měřidla pro ruční nebo automatické měření.

Pro ruční kontaktní měření se používají zejména tloušťkoměry ve formě obkročných měřidel, sloužících k bodovému měření tloušťky. Obsluha umístí měřidlo tak, aby čelisti měřidla sevřely stěnu skořepiny v měřeném místě. Následně se za nepřetržitého kontaktu naklápěním měřidla do všech stran hledá minimální hodnota - tj. nejkratší vzdálenost mezi stěnami v měřeném místě. Tato vzdálenost reprezentuje tloušťku skořepiny v daném místě. Obdobně, avšak s omezením dosahu měřeného místa, lze měřit třmenovými mikrometry a posuvnými měřítky. Výhodou ručního kontaktního měření je vysoká operativnost a poměrně nízké náklady na měřidla. Zásadní nevýhodou těchto způsobů měření je, že výsledky jsou vysoce závislé na schopnostech a zkušenostech operátora. Především u tvarově složitých skořepin se velmi obtížně určuje kontrolní měřené místo, což u skořepin s proměnou tloušťkou výrazně ovlivňuje výsledek. Částečně se problém s určením místa dá eliminovat speciálně vyrobenými přikládacími šablonami s otvory, které jsou ve stanovených kontrolních místech. Na druhou stranu, výroba šablon snižuje operativnost a zvyšuje náklady měření.

Mezi bodová ruční měřidla také patří ultrazvukové tloušťkoměry, které měří tloušťku na principu vyhodnocení doby mezi odvysíláním ultrazvukového impulzu a zachycením jeho odrazu od zadní stěny měřeného materiálu. Hlavní výhodou této metody je, že senzor se přikládá pouze z jedné strany skořepiny, tím se dá tloušťka měřit i u uzavřených nádob a skořepin kde současný přístup z obou stran je náročný nebo dokonce vyloučený. Nevýhodou je, že senzor není vhodný k měření stěn skořepin s proměnnou tloušťkou. Čím je větší poměr změn tlouštěk k celkové tloušťce materiálu, tím výrazněji klesá přesnost měření. Ultrazvukové měření může být také automatické, kdy se objekt nebo sonda měřidla automatickým polohovacím zařízením přemístí do polohy určené k měření tloušťky v daném místě.

Mezi automatické systémy bodového měření tlouštěk patří metody založené na vyhodnocení, součtu, odchylek dvou proti sobě orientovaných a vzájemně kalibrovaných měřidel vzdáleností. Tato měřidla jsou obvykle bezkontaktní laserové dálkoměry. Dvojice měřidel spolu s rámem tvoří tloušťkoměr, který je automatickým polohovacím zařízením, např. robotickým ramenem, naveden do požadovaného místa měření, nebo měřený objekt je automatickým polohovacím systémem přesunut do požadované polohy měření. Výhodou těchto metod je poměrně velká přesnost, rychlost a spolehlivost měření. Nevýhodou je nízká operativnost měření, kdy s každým novým typem výrobku nebo změnou počtu míst měření se musí systém polohování upravit. Velký problém jsou pak skořepiny s proměnnou tloušťkou, které vlivem změn vlastností materiálů či technologického procesu tváření nemají vždy stejný tvar, a tudíž poloha tloušťkoměru musí být často korigována.

Speciální kategorií zařízení pro měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu jsou souřadnicové měřicí stroje, které umožňují měřit tloušťku jednak bodově v manuálním nebo automatickém režimu a jednak umožňují naskenovat vnější a vnitřní plochu, ze které se vytvoří

- 1 CZ 308030 B6 počítačový 2D model řezu nebo 3D model skořepiny nebo její části. Z modelu se pak vyhodnocují tloušťky v libovolném bodě. Výhodou souřadnicových strojů je vysoká přesnost a univerzálnost použití. Nevýhodou je vysoká cena, velké rozměry, dlouhá doba přípravy a vlastního měření, vysoké nároky na obsluhu a požadavky na provozní prostředí, které často odpovídají laboratorním podmínkám. Některé z těchto nedostatků se dají zmírnit naprogramováním automatického režimu. Počítačové modely, ze kterých se následně dají vyhodnotit tloušťky skořepin, lze také získat optickými 3D skenovacími systémy nebo proti sobě kalibrovanými 2D skenery.

Společnou nevýhodou kontaktních metod měření je nutnost kontaktu, jenž vyžaduje určitou velikost kontaktních ploch a přítlačnou sílu což má vliv na měřený povrch a podrobnosti nasnímání.

Společnou nevýhodou bezkontaktních optických metod je v porovnání s dosaženou přesností vyšší cena a závislost přesnosti měření na reflexivitě a drsnosti měřeného povrchu a to především v případech kdy se tyto charakteristiky výrazně mění.

V praxi se aktuálně používají dva základní způsoby měření tlouštěk polotovaru ráfků vozidel po operaci flowformingu.

Nejčastěji se kontrolní měření provádí pomocí obkročných kontaktních měřidel (tloušťkoměrů). Mnohdy se využívají přikládací šablony s otvory reprezentující místa měření. Tento způsob je velmi problematický, vyžaduje značnou zkušenost pracovníka a používá se spíše jako operativní měření výrobků operátorem linky.

Druhý způsob měření je založen na využití souřadnicových měřicích strojů. Toto měření klade vysoké nároky na obsluhu a je poměrně pomalé a neflexibilní. Na druhou stranu při správném provedení je toto měření vysoce přesné a dává kompletní přehled o tvaru a rozměrech výrobku.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález se týká automatického způsobu měření a analýz tlouštěk stěn rotačních skořepin s proměnnou tloušťkou, zejména ráfků vozidel, a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou, jehož podstata spočívá v tom, že vlastní měření probíhá ve čtyřech základních krocích, kdy v prvním kroku se volí definice měření, což je soubor parametrů měření obsahující zejména definiční výkres, místa měření s požadovanými tloušťkami a tolerancemi, počet měření a nastavení uchopovacího mechanizmu pro vkládání skořepiny, na kterou navazuje nastavení uchopovacího mechanizmu měřicího zařízení spočívající v rozepnutí uchopovacích válečků do optimální vkládací polohy pro vložení měřené skořepiny, následuje druhý krok v němž je měřená rotační skořepina vložena do měřicího zařízení, poté ve třetím kroku je provedeno automatické měření, probíhající sekvencí navazujících činností, z nichž některé se podle požadované definice cyklicky opakují, přičemž první sekvencí je uchopení a vycentrování skořepiny sevřením nebo rozevřením uchopovacího mechanizmu a synchronním pootočením válečků, po této první sekvenci následuje druhá sekvence měření dílčího profilu spočívající vtom, že mechanizmus polohování optické soustavy spolu se synchronizovanými snímači provede nasnímání povrchů vnější a vnitřní plochy v aktuální rovině řezu, případně provede nasnímání pevného kalibru, když výsledkem je soubor odměřených hodnot z obou snímačů spolu se souřadnicemi polohovacího mechanizmu, po této druhé sekvenci následuje sekvence třetí, jíž je přepočet získaných hodnot podle kalibračních křivek, případně podle dat nasnímaných na pevném kalibru, když výstupem je dvojice křivek obrazu řezu v souřadnicích společného souřadnicového systému s definičním výkresem, poté následuje sekvence čtvrtá, jíž je srovnání, překrytí, obrazu dvojice

-2CZ 308030 B6 naskenovaných křivek s křivkami definičního výkresu a vyhodnocení tlouštěk v definovaných místech, když v jednom z výhodných provedení dále podle definice měření následuje pootočení rotační skořepiny do nové polohy synchronním otáčením válečků o požadovaný nebo z počtu měření vypočtený úhel, po které se znovu provede druhá sekvence měření dílčího profilu, čímž se změří a vyhodnotí tloušťky v jiné části skořepiny, přičemž se tato operace pootočení a druhá sekvence měření dílčího profilu opakuje dokud nejsou provedena všechna měření ve stanovených úhlech pootočení skořepiny, načež následuje poslední, čtvrtý krok měření, kterým je uvolnění skořepiny změnou rozepnutí válečků do optimální polohy a následné vyjmutí rotační skořepiny ze zařízení.

Pro urychlení procesu kompletního proměření skořepiny je přitom v jednom z dalších výhodných způsobů měření možné po uchycení skořepiny nejprve realizovat snímaní povrchů za otáčení skořepiny, přičemž se hledají úhly pootočení skořepiny, kde senzory vracejí maxima a minima, když následně se v daných extrémech provede druhá sekvence měření dílčího profilu.

Princip měření přitom spočívá v počítačovém vyhodnocování rovinných obrazů řezů skořepiny polorovinami, jejíž společnou hraniční přímkou je osa rotace skořepiny. Obrazy řezů jsou reprezentovány dvojící křivek, které definují vnější a vnitřní povrch stěny skořepiny v rovině řezu. Tloušťky se vyhodnocují jako vzdálenosti průsečíků dvojice křivek s přímkami, které stanovují místa a směry měření.

Měřená místa přitom mohou být pevně definovaná, nebo mohou být volně vybírána obsluhou, když směry měření mohou být rovněž pevně definovány, nebo mohou být automaticky vypočteny jako nejkratší spojnice mezi křivkami profilu nebo jako kolmice k tečně k jedné z nich. Souřadnice pevně definovaných míst, popřípadě směry měření, se vztahují k definičnímu výkresu, výhodně výkresu v systému CAD, který rovněž obsahuje konstruované křivky profilu. Vzájemným posouváním a natáčením obrazů řezu skořepin vůči výkresu se provede překrytí, srovnání, křivek skutečného profilu s křivkami CAD výkresu. Současně se tak promítnou údaje pozice měřených míst do nasnímaných obrazů řezů skořepin. Dvojice křivek obrazu řezu se získává najednou bezkontaktním skenováním pomocí dvou proti sobě orientovaných a vzájemně kalibrovaných optických senzorů pohybujících se po dráze kopírující povrch skořepiny v rovině řezu tak, aby se za všech okolností skenovaný profil nacházel v měřicím rozsahu obou senzorů po celé délce skenovaného profilu. Variantou je skenování na dvakrát dvojicí od sebe orientovaných vzájemně kalibrovaných optických senzorů, pohybujících se po drahách kopírující jednou vnější a jednou vnitřní povrch skořepiny v rovině řezu tak, aby vnější nebo vnitřní měřený povrch se nacházel v měřicím rozsahu aktivního snímače. U této varianty může být dvojice senzorů nahrazena jedním na dvakrát kalibrovaným precizně otáčejícím se senzorem o 180°, který se natočí k vnější nebo vnitřní ploše podle toho která je snímaná.

Optické senzory mohou být s bodovým vyhodnocováním vzdálenosti pomocí laserových triangulačních dálkoměrů, konfokálních snímačů apod., nebo mohou snímat křivkové linie pomocí 2D skenerů. V případě bodových dálkoměrů se povrch nasnímá opakovaným měřením vzdálenosti při současném pohybu, změně polohy, snímačů po dráze v rovině řezu. Měření vzdálenosti se výhodně provádí s vyšším rozlišením, než je vlastní záznam hodnot a/nebo s vyšší frekvencí než je frekvence záznamu hodnot. Zaznamenaná hodnota pak reprezentuje výsledek zpracování několika měření, čímž se filtrují chyby a měření se zpřesňuje.

V případě liniových senzorů, 2D skenerů, je způsob skenování závislý na orientaci, natočení, páru senzorů. Je-li snímací rovina senzorů kolmá na rovinu řezu, pak je postup obdobný jako u bodových dálkoměrů s tím rozdílem, že je současně skenováno blízké okolí, ze kterého se generuje sada okolních řezů. Tato varianta zrychluje proces úplného nasnímání skořepiny. Je-li snímací rovina shodná s rovinou řezu, pak se v každé vzorkovací periodě senzorů nasnímá část nebo celý profil řezu. Tyto profily jsou tvořeny soustavou souřadnic bodů. Za současného pohybu, změně polohy, soustavy snímačů po dráze v rovině řezu se získá množina dílčích profilů, které se v závislosti na rychlosti pohybu v různé míře překrývají. Překryvy se pak

-3 CZ 308030 B6 využívají k provázání dílčích profilů a zpřesnění výsledného profilu řezu. Tato varianta jednak umožňuje zrychlit proces skenování profilu a jednak dokáže nasnímat složitější křivkové profily.

Změna polohy soustavy senzorů, pohyb po dráze v rovině řezu, je buď kontinuální, nebo skoková. V obou případech je poloha nezávisle měřená s násobně vyšší přesností, než je požadována přesnost měření tlouštěk.

Výsledkem je sada hodnot vzdáleností nebo bodů z obou senzorů doplněné o souřadnice dílčích poloh soustavy skenerů. Tyto hodnoty jsou podle kalibračních údajů přepočítány na souřadnice bodů obrazu profilu řezu skořepiny, které se následně pro každý senzor odděleně aproximují předem definovanou regresní křivkou nebo interpolují tzv. splajny. Nasnímaný obraz je automaticky srovnán, překryt, s definičním výkresem, čímž se definice měřených míst promítnou do obrazu profilu. Automatické srovnání se provádí ve všech směrech roviny včetně úhlu natočení. Algoritmus aplikuje principy, které podle vah dílčích segmentů profilu dává větší důraz na srovnání obrazů v částech, které nepodléhají změně při tváření. Kromě automatického srovnávání nebo po jeho provedení je možné výsledek korigovat nebo zcela provést ručně na zobrazovacím panelu.

Po srovnání s definičním výkresem se vyhodnotí tloušťky a porovnají s požadovanými hodnotami a tolerancemi. Výsledky spolu s naskenovaným profilem se vizualizují a ukládají do databáze.

K provádění způsobu bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou podle tohoto vynálezu je použito zařízení pro měření, sestávající z uchopovacího mechanismu, polohovacího mechanizmu optických senzorů a vyhodnocovací jednotky, jehož podstata spočívá vtom, že uchopovací mechanizmus tvoří nejméně tři rovnoběžné válečky symetricky uspořádané do kruhu tak, že osy těchto rovnoběžných válečků se nacházejí na plášti pomyslného společného válce, jehož osa rotace je v okamžiku uchycení shodná s osou rotace skořepiny, přičemž válečky se navíc pohybují po přímých paprskových drahách kolmých k ose rotace, se středem na ose rotace svírající vůči sobě stejný úhel, který symetricky dělí plochu kruhu na stejné výseče a během souměrného pohybu válečků se tak mění průměr pomyslné kružnice, průměr válce, respektive rozepnutí či sevření uchopovacího mechanizmu, když funkce rozepnutí a sevření je precizně řízena včetně velikosti přítlačné síly, přičemž měřená skořepina je sevřením za vnější povrch, nebo rozepnutím za vnitřní povrch uchopena přímo válečky nebo výměnnými pouzdry, nasazenými na válečcích uchopovacího mechanizmu, a že mechanizmus poloho vání soustavy optických senzorů je konstruován a orientován vůči uchopovacímu mechanizmu tak, aby se pohyboval výhradně v rovině, ve které se nachází osa rotace měřené skořepiny, když tento mechanizmus polohování soustavy optických senzorů má minimálně jeden stupeň volnosti, zajišťující změnu polohy ve směru osy rotace, přičemž ve výhodném provedení má tento mechanizmus dva stupně volnosti, které umožňují polohovat snímače po dráze kopírující povrch skořepiny v rovině řezu, přičemž tyto stupně volnosti mohou být zajištěny dvěma na sobě kolmými lineárními pojezdy.

Profil výměnných pouzder válečků uchopovacího zařízení a/nebo válečků uchopovacího zařízení bez výměnných pouzder nebo s pevnými pouzdry, je u jednoho z výhodných řešení v místech požadovaného kontaktu se skořepinou negativní vůči podélnému profilu uchopovaného povrchu a jejich plášť je navržen tak, že při uchopování dochází k samovolnému srovnání skořepiny v uchopovacím mechanizmu, když současně jsou jeho kontaktní části, uchopovací válečky a/nebo jejich pouzdra, vyrobeny z měkkého a kluzného materiálu, zabraňujícího poškození skořepiny. Jednotlivé válečky včetně nasazených pouzder se přitom mohou synchronně otáčet, díky čemuž je možné během procesu uchopování skořepinou otáčet a tím podpořit samovolné srovnání a vystředění skořepiny v uchopovacím mechanizmu, a současně je možné skořepinu natáčet za účelem naskenování libovolné části skořepiny.

-4CZ 308030 B6

Výhodou výměnných pouzder válečků nebo válečků jako celku je zejména možnost rychlého přizpůsobení zařízení pro měření jiných typů skořepin s odlišným profilem.

Sestava uchopovacího a polohovacího mechanizmu, popřípadě celé zařízení může být pasivními nebo aktivními prvky tlumení odstíněno od okolních vibrací. Zařízení tak může být implementováno do prostředí v reálném provozu, aniž by okolní vibrace výrazně ovlivňovaly přesnost měření.

Zařízení může být dále vybaveno klimatizační jednotkou, která udržuje optické senzory a sestavu uchopovacího a polohovacího mechanizmu v ustálených klimatických podmínkách, čímž se eliminuje vliv změny teplot na přesnost měření, případně může být zařízení vybaveno stálým kalibrem, podle kterého se zařízení opakovaně automaticky kalibruje, v intervalech vyšších než je dynamika změny teploty.

Zařízení může být rovněž vybaveno přetlakovým vzduchovým systémem, který vhání filtrovaný vzduch do zařízení a prostoru měření, čímž zabraňuje průniku prachových částic do měřicího prostoru.

Nepřesnosti výroby a sestavení zařízení jsou přitom eliminovány kalibrací, v jejímž rámci jsou v zařízení nasnímány speciálně tvarované kalibry. Ze známých rozměrů a tvarů kalibru se z nasnímaných dat vypočtou kalibrační křivky, které následně slouží k přepočtu nasnímaných dat na skutečné souřadnice.

Hlavní výhodou předmětu předkládaného vynálezu je schopnost automatického měření a analýz tlouštěk stěn rotačních skořepin s proměnou tloušťkou v definovaných místech na základě výkresu ideálního profilu.

Bezkontaktní způsob nasnímání je nezávislý na mechanických vlastnostech měřeného materiálu, probíhá poměrně rychle a současně dokáže povrch nasnímat s vysokou přesností a rozlišením, díky čemuž je možné vyhodnotit tloušťky s přesností až ±0,005 mm, a při použití konfokálních snímačů pak ještě až ±0,001 mm.

Výhodou zařízení podle tohoto vynálezu jsou rovněž minimální nároky na obsluhu, a to včetně změny typu měřeného produktu, která spočívá ve výběru jedné definice ze seznamu předdefinovaných definic a odolnost vůči vibracím, změnám provozních teplot a prachu běžného provozního prostředí tvářecích linek. Díky tomu může být provozováno v blízkosti výrobní linky, čímž se minimalizují doba manipulace s výrobky.

Příprava nové definice měření, měření zcela nové rotační skořepiny, spočívá ve vložení nového výkresu a zadání základních parametrů včetně měřených míst, požadovaných rozměrů a tolerancí. Tyto operace jsou nezávislé na aktuálním provozu stroje a jsou časově nenáročné.

Z nasnímaných dat lze pak vytvořit podrobný 3D počítačový model skořepiny, který lze následně vizualizovat, analyzovat či jinak zpracovávat.

Veškeré výsledky jsou automaticky ukládány do databáze, což umožňuje kdykoliv provádět analýzy nebo kontrolovat výsledky či je exportovat do jiných programů bez vlivu na proces měření.

Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou a zařízení k provádění tohoto způsobu podle tohoto vynálezu je přímo určeno pro automatické měření tlouštěk rotačních skořepin křivkových profilů s proměnnou tloušťkou v definovaných místech na základě výkresu ideálního profilu. Oproti ručním metodám měření pracuje zcela automaticky včetně vyhodnocování a archivace dat. Na rozdíl od bodových metod měření detailně nasnímá profil nebo sadu profilů celé skořepiny, ze kterých lze kdykoliv

-5 CZ 308030 B6 vyhodnotit tloušťky v libovolném místě. Oproti ultrazvukovému měření dokáže měřit velmi přesně i v místech proměnlivých tlouštěk. Oproti 3D souřadnicovým strojům metoda může spolehlivě pracovat v provozním prostředí s proměnlivou teplotou a vibracemi v okolí. Oproti metodám vycházejícím z naskenování 3D ploch, včetně souřadnicových strojů, tato metoda vyhodnocuje tloušťky zcela automaticky pouze na základě jednoduché definice. Příprava nové definice je rychlá a poměrně jednoduchá. Současně se u měřeného objektu nevyžadují fyzické značky či pevné rozměry, ze kterých se určí polohy měřených míst. Místo toho se polohy míst určují na základě porovnání tvaru naskenovaného profilu s ideálním, který je uveden v definici formou výkresu. Navíc tato metoda dokáže místa určit i u profilů, které se částečně od definice odchylují.

Oproti všem konkurenčním metodám, zajišťuje spolehlivou orientaci měřidla vůči měřené skořepině unikátním uchopovacím mechanizmem. Díky tomu se snižuje celková doba měření i nároky na obsluhu měřicího zařízení.

Objasnění výkresů

Předmět přihlášky vynálezu bude blíže vysvětlen pomocí přiložených obrázků, na nichž Obr. 1 znázorňuje příklad realizace základní varianty zařízení s uchopovacím mechanizmem 2, který uchopuje polotovar ráfku 1 ocelového disku za vnitřní povrch rozepnutím tří válečků tak, že osa rotace disku je totožná s centrální osou 7 uchopovacího mechanizmu a s polohovacím mechanizmem 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotkou s dotekovou obrazovkou 5, vše je umístěno ve skříni 31 měřicího zařízení.

Obr. 2 znázorňuje základní prvky uchopovacího mechanizmu, které tvoří tři otáčející se válečky 6, jejichž osy rotace jsou rovnoběžné s centrální osou mechanizmu 7, a symetricky ji obklopují v kruhu ve vzdálenosti odpovídající aktuálnímu poloměru rozepnutí. Současně se válečky 6 synchronně pohybují v lineárních vedeních 8 po přímkových drahách v rovině kolmé na osy válečků. Tyto dráhy mezi sebou svírají úhel 120° a pomyslně se protínají na ose 7 uchopovacího mechanizmu 2.

Obr. 3 znázorňuje vyměnitelná pouzdra 9, kontaktní čelisti pro uchopení za vnitřní plochu polotovaru ráfku rozepnutím válečků, nasazených a upevněných na válečkách 6 uchopovacího mechanizmu, synchronně otáčejících se pomocí pohonů 10.

Obr. 4 znázorňuje sestavu uchopovacího mechanizmu 2, přichyceného k nosné desce 11, která je prostřednictvím tlumicích vložek 12, silentbloků, pružného uchycení nosné desky 11 připevněna k rámu 13 měřicího zařízení.

Obr. 5 znázorňuje sestavu polohovacího mechanizmu optických snímačů 16, tvořeného dvěma na sebe navázanými lineárními vedeními 14, 15, která umožňují polohovat laserové triangulační dálkoměry 16 ve skenovací rovině. Pohyb vodorovně realizuje soustava vedení 14 s pojezdem 17 s maticí 18 a kuličkovým šroubem 19 poháněným pohonem 20 s enkodérem. Pohyb vertikálně realizuje sestava příčného vedení 15 s pojezdy 21 a maticí 22 příčného kuličkového šroubu 23 poháněného pohonem 24 s enkodérem. Obě sestavy propojuje pravoúhlý nosník 25, který je na jedné straně přichycen k příčnému pojezdu 21 a na druhé straně drží kolejnici podélného vedení 14. K vozíku příčného pojezdu je připevněn nosník 26 s dvěma rovnoběžnými rameny 27, na jejíchž koncích jsou seřiditelné držáky 28 triangulačních dálkoměrů 16.

Obr. 6 znázorňuje sestavu uchopovacího mechanizmu 2 s polohovacím mechanizmem 3, jež jsou ukotveny na společné nosné desce 11. Jedná se o úplnou sestavu uchopovací mechanizmu s vyměnitelnými pouzdry 9 otáčenými pohony 10 pro uchycení skořepiny za vnitřní plochu a o úplnou sestavu polohovacího mechanizmu 3 s proti sobě orientovanými laserovými dálkoměry 16.

-6CZ 308030 B6

Obr. 7 znázorňuje sestavu polohovacího mechanizmu s proti sobě orientovanými laserovými triangulační dálkoměry 34 s binokulární optikou, tvořenou okuláry 35 snímání polohy odraženého laserového paprsku 36 a s držákem 29 pevného kalibru 30 pro pravidelnou kalibraci optické sestavy k eliminaci vlivu změny teploty.

Obr. 8 znázorňuje sestavu polohovacího mechanizmu s proti sobě orientovanými a o 90° kolem laserového paprsku 36 otočenými laserovými triangulační dálkoměry 37 s okuláry 35 snímaní polohy odraženého laserového paprsku 36.

Obr. 9 znázorňuje příklad realizace varianty zařízení s uchopovacím mechanizmem 2, který uchopuje polotovar ráfku 1 ocelového disku za vnější povrch sevřením tri válečků s pouzdry 32 a s polohovacím mechanizmem 3 optických snímačů vše umístěno ve skříni 31 měřicího zařízení.

Obr. 10 znázorňuje od sebe orientované laserové triangulační dálkoměry 38 uchycené na nosníku 39 s jedním ramenem.

Obr. 11 znázorňuje princip skenování profilu polotovaru ráfku proti sobě orientovanými liniovými 2D skenery 40 se skenovací výsečí 42 rovnoběžnou s osou uchopovacího mechanizmu.

Obr. 12 znázorňuje princip skenování profilu polotovaru ráfku od sebe orientovanými liniovými 2D skenery 41 se skenovací výsečí 42 rovnoběžnou s osou uchopovacího mechanizmu.

Obr. 13 znázorňuje princip skenování profilu polotovaru ráfku proti sobě orientovanými liniovými 2D skenery 43 se skenovací výsečí 42 kolmou na osu uchopovacího mechanizmu.

Obr. 14 znázorňuje princip skenování profilu polotovaru ráfku od sebe orientovanými liniovými 2D skenery 44 se skenovací výsečí 42 kolmou na osu uchopovacího mechanizmu.

Obr. 15 znázorňuje příklad definičního výkresu s očekávanými křivkami 45 vnějších a vnitřních ploch v rovině řezu, definice měřených míst 46 v profilu včetně směru měření a nasnímané křivky 47 vnitřní a vnější plochy ve skenovací rovině před srovnáním.

Obr. 16 znázorňuje příklad definičního výkresu s očekávanými křivkami 45 vnějších a vnitřních ploch v rovině řezu, definice měřených míst 46 v profilu včetně směru měření a nasnímané křivky 47 vnitřní a vnější plochy ve skenovací rovině po srovnání a vyhodnocené tloušťky 48 v definovaných místech měření.

Obr. 17 znázorňuje parametry vzájemné polohy proti sobě orientovaných laserových paprsků triangulačních senzorů a stěny měřené skořepiny, kde Wmin je minimální tloušťka skořepiny, Wmax je maximální tloušťka skořepiny, R je měřicí rozsah jednotlivých dálkoměrů, Oje překrytí měřicích rozsahů a D dovolené vyosení skořepin od dělicí roviny při udržení současného měření z obou senzorů.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků 1 až 7 a obrázků 15 a 16 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5.

Uchopovací mechanizmus 2 tvoří tři otáčející se válečky 6, jejichž osy rotace jsou rovnoběžné s centrální osou mechanizmu 7, a symetricky ji obklopují v kruhu ve vzdálenosti odpovídající

-7 CZ 308030 B6 aktuálnímu poloměru rozepnutí. Současně se válečky 6 synchronně pohybují v lineárních vedeních 8 po přímkových drahách v rovině kolmé na osy válečků. Tyto dráhy mezi sebou svírají úhel 120° a pomyslně se protínají na ose 7 uchopovacího mechanizmu 2. V rámci rozsahu lineárního vedení jsou válečky v dolní úvrati k sobě nejblíže, čemuž odpovídá nejmenší poloměr rozepnutí uchopovacího mechanizmu 2 150 mm. V horní úvrati jsou válečky od sebe nejdále, čemuž odpovídá největší poloměr rozepnutí uchopovacího mechanizmu 2 370 mm. Lineární přesuny válečků jsou synchronizovány a poháněny systémem s regulací síly přítlaku.

Na válečcích 6 jsou nasazena vyměnitelná pouzdra 9 z otěruvzdomého plastu, jehož vnější pláště mají křivkové profily, které odpovídají částem vnitřního křivkového profilu měřeného polotovaru ráfku 1. Pouzdra jsou k válečkům fixována a společně se otáčejí. Otáčení válečků zajišťují precizně řízené pohony 10, jejichž otáčky jsou synchronizovány. Celý uchopovací mechanizmus 2 je upevněn k masivní ocelové nosné desce 11, která je přes tlumicí prvky, silentbloky, 12 připevněna k rámu 13 zařízení. Základním prvkem polohovacího mechanizmu 3 jsou dvě na sebe navázaná lineární vedení 14, 15, která umožňují polohovat laserové triangulační dálkoměry 16 ve skenovací rovině. Pohyb podél osy 7 (vodorovně) realizuje soustava vedení 14 s pojezdem 17, s maticí 18 a kuličkovým šroubem 19 poháněným pohonem 20 s enkodérem. Vertikální pohyb kolmo na osu 7 realizuje sestava příčného vedení 15 s pojezdy 21 a maticí 22 příčného kuličkového šroubu 23 poháněného pohonem 24 s enkodérem. Polohy posuvů jsou vyhodnoceny na základě hodnot z enkodérů a znalosti stoupání kuličkových šroubů 19, 23.

Obě sestavy propojuje pravoúhlý nosník 25, který je na jedné straně přichycen k příčnému pojezdu 21 a na druhé straně drží kolejnici 14 podélného vedení.

K vozíku příčného pojezdu 21 je připevněn nosník 26 s dvěma rovnoběžnými rameny 27, na jejíchž koncích jsou seřiditelné držáky 28 triangulačních dálkoměrů 16. Délka a rozpětí ramen jsou navrženy tak, aby oba triangulační dálkoměry 16 v rámci svého měřicího rozsahu a dosahu polohovacího mechanismu 3 mohly zároveň měřit všechny požadované polotovary z obou stran po celé jejich délce. Triangulační dálkoměry 16 jsou proti sobě nastaveny tak, že jejich laserové paprsky se nacházejí na jedné společné přímce ve skenovací rovině kolmo na osu uchopovacího mechanizmu. Zároveň se jejich 10 mm měřicí rozsahy překrývají 8 mm, což umožňuje měřit skořepiny do tloušťky 4 mm, které se současně mohou nacházet ±4 mm od dělicí roviny (od poloviny vzdálenosti mezi snímači).

K příčnému pojezdu 21 je rovněž připevněn držák 29 pevného kalibru 30, který je umístěn v dělicí rovině v místě krajního dosahu podélného pojezdu 17. Při zatažení podélného pojezdu 17, nezávisle na poloze vertikálního pojezdu, je kalibr nasnímán a ze získaných hodnot jsou vypočteny korekce vlivu aktuální teploty.

Celý polohovací mechanizmus je připevněn k masivní nosné ocelové desce 11 tak, aby snímací rovina byla totožná s polorovinou, jejíž hraniční přímkou je centrální osa uchopovacího mechanizmu. Při úplném zatažení podélného pojezdu jsou laserové triangulační dálkoměry 16 na opačné straně nosné desky, než jsou uchopovací válečky. V této poloze jsou snímače chráněny a nepřekáží při manipulaci s polotovarem ráfku. Při úplném vytažení podélného pojezdu jsou paprsky laserových snímačů za protilehlým koncem nej širšího dovoleného polotovaru ráfku. Příčný pojezd mění výšku soustavy snímačů a v rámci svého rozsahu umožňuje plně nasnímat polotovary 13 až 28 palcových ráfků ocelových disků.

Celý systém je zabudován do skříně 31, která chrání zařízení před poškozením. Součástí skříně je vyhodnocovací jednotka s ovládacím panelem s dotykovou obrazovkou 5 a zabudovaným řídicím a vyhodnocovacím počítačem. Počítač má přístup do databáze s definicemi měření polotovaru ráfků. Tyto definice se připravují speciálním dispečerským programem, přes který se zadávají potřebné parametry včetně výkresu očekávaných křivek 45 podle definice 46 měřených míst v profilu tlouštěk a tolerancí.

-8CZ 308030 B6

Způsob měření je na popsaném zařízení následující:

1) Operátor zařízení na dotekovém panelu 5 zvolí typ měřeného polotovaru ráfku 1. Uchopovací mechanizmus 2 se tímto rozepne do optimální nasazovací polohy.

2) Operátor nasadí měřený polotovar ráfku 1 na pouzdra válečků 9 a vydá povel k měření.

3) Zařízení automaticky rozepne a pootočí válečky 6 s pouzdry 9, přičemž vyvine podle definice požadovanou přítlačnou sílu. Současně kontroluje míru rozepnutí a porovnává ji s definicí. Zjistili rozdíl přesahující toleranci, vrátí rozepnutí do původní polohy a oznámí chybu.

4) Po uchycení měřeného polotovaru ráfku 1 naskenuje polohovací mechanizmus 3 pevný kalibr 30 a přesune optickou soustavu dvou dálkoměrů 16 na začátek polotovaru ráfku 1. Současně ověřuje, zda se začátek polotovaru ráfku 1 nachází v místě, kde je podle definice očekáván a v případně nesouladu oznámí chybu a uvolní polotovar.

5) Po přesunu na začátek polotovaru ráfku 1 zařízení plynulým polohováním 3 za neustálého měření obou dálkoměrů 16 (algoritmus přizpůsobuje vertikální polohu neustále v měřicím rozsahu obou dálkoměrů) nasnímá zároveň vnitřní a vnější povrchy skořepiny ve skenovací rovině.

6) Po dosažení konce polotovaru ráfku 1 se polohovací mechanizmus 3 vrátí zpět na začátek měření. Současně se z nasnímaných dat a z údajů kalibrací vypočtou body dvojice křivek 47 obrazu řezu, které se následně automaticky překryjí (srovnají) s křivkami 45 definičního výkresu. Tím se promítnou měřená místa 46 do obrazu řezu, ve kterých se automaticky vyhodnotí tloušťky 48 jako přímé vzdálenosti mezi křivkami. Uhel měření je zadán v definici, nebo se určí jako nejkratší vzdálenost mezi křivkami v daném místě, nebo se určí jako kolmice k tečně vnitřní plochy v daném místě. Zadání nebo určení závisí na zvoleném nastavení. Následně se údaje včetně křivek vizualizují, přičemž se barevně změřené tloušťky odlišují na základě překročení tolerancí.

7) Podle počtu zadaných měření a počtu dosud vykonaných měření se pomocí otáčení válečků 6 s pouzdry 9 pootočí měřený polotovar ráfku 1 do nové polohy o úhel 360°/n, kde n je počet měření a znovu provede operace od bodu 5.

8) Po provedení všech opakovaných měření se uchopovací mechanizmus 2 vrátí do původní polohy a uvolní polotovar ráfku 1, čímž se měřicí cyklus ukončí.

9) Operátor může prostřednictvím obrazovky 5 podle potřeby provést ruční dorovnání, může přidat příznak měření výběrem z databáze, nebo může k danému měření napsat poznámku. Vše se automaticky ukládá do databáze odkud je možné speciálním programem zpětně data vizualizovat a analyzovat.

Uvedené zařízení je vhodné pro měření všech typů polotovarů ráfků nebo jiných obdobných skořepin.

Příklad 2

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázku 9 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od zařízení popsaného v příkladu 1 svíracím uchopovacím mechanizmem 2, který provádí uchopení polotovaru ráfku 1. sevřením za vnější plochu 33 polotovaru ráfků 1. Na válečcích jsou nasazena vyměnitelná pouzdra 32 z otěruvzdomého plastu, jejichž vnější pláště mají křivkový profil, který je inverzní k tvaru vnějšího křivkového profilu měřeného polotovaru ráfku 1. Ve svislé poloze je mechanizmus

-9CZ 308030 B6 orientován tak, že válečky tvoří rovnostranný trojúhelník, jehož spodní strana je vodorovná a horní váleček je v případech rozepnutí válečků v poloze určené pro vložení a vyjmutí polotovaru vždy v maximální výšce. V tomto případě je polohovací mechanizmus 3 optické soustavy orientován do dolní svislé skenovací poloviny, jejíž hraniční přímka je centrální osou uchopovacího mechanizmu. Tato varianta je vhodná pro skořepiny s menším vnitřním prostorem.

Příklad 3

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků 1, 7 a 9 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od zařízení popsaného v příkladu 1 variantou triangulačních dálkoměrů, zejména jejich rozdílnými parametry, typy a natočením optických laserových triangulačních dálkoměrů, které mohou být libovolně kombinovány.

Je přitom použita varianta dvou laserových triangulačních dálkoměrů 34 s binokulární optikou, jejíž výhodou je, že měření odraženého paprsku probíhá současně ze dvou okulárů 35 pro jeden laserový paprsek 36. Údaje jsou pak proměřovány, nebo jsou jinak filtrovány. Řešení zvyšuje přesnost měření.

Příklad 4

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků 1, 8 a 9 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od zařízení popsaného v příkladu 1 a příkladu 3 pozicí laserových triangulačních dálkoměrů 37, které jsou otočeny o 90° kolem osy laserového paprsku 36.

Příklad 5

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků 1, 9, 17 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od zařízení popsaného v předchozích příkladech použitím jiných měřicích rozsahů a překrytím proti sobě orientovaných triangulačních dálkoměrů. Toto zařízení je použitelné pro jiné rozsahy tlouštěk W skořepin nebo složitějších tvarovaných profilů. Změnou měřicích rozsahů R obvykle dojde ke změně přesnosti měření - linearity, která bývá definována jako procento z rozsahu. Snížení rozsahu tudíž zvyšuje přesnost a naopak.

V níže uvedené tabulce jsou uvedeny některé rozměrové varianty proti sobě orientovaných triangulačních dálkoměrů:

Minimální	Maximální	Měřicí	Překrytí	Dovolené	Linearita
tloušťka	tloušťka	rozsahy	měřicích	vyosení	[mm]
skořepiny	skořepiny	jednotlivých	rozsahů	skořepin od
Wmin [mm]	Wmax [mm]	dálkoměrů	O [mm]	dělicí roviny
		R [mm]		Dmax [mm]
0,0	4,0	10,0	8,0	±4,00	±0,010
1,0	5,0	8,0	5,0	±3,00	±0,008
0,8	4,2	8,0	5,5	±3,15	±0,008
0,8	4,2	6,0	4,0	±1,90	±0,006
2,0	6,0	8,0	4,0	±3,00	±0,008
2,0	8,0	8,0	3,0	±2,50	±0,008
2,0	8,0	10,0	5,0	±3,50	±0,010
5,0	10,0	10,0	3,0	±3,50	±0,010
10,0	15,0	10,0	-2,0	±3,50	±0,010

- 10CZ 308030 B6

15,0 20,0 10,0 -6,0 ±3,00 ±0,010

Příklad 6

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obr. 1, 9 a 10 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od zařízení popsaného v předchozích příkladech tím, že od sebe orientované laserové triangulační dálkoměry 38 jsou orientovány od sebe a jsou upevněny na nosníku 39 s jedním ramenem nebo celý polohovací mechanizmus 3 je realizován systémem s více stupni volnosti. V tomto případě se skenování provádí dvakrát: jednou na vnějším a jednou na vnitřním povrchu. Výhodou řešení je že je lze použít na složitěji tvarované skořepiny, kdy při pohybu optické soustavy nad měřeným povrchem není potřeba přihlížet na polohu druhého snímače

Příklad 7

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1. ocelových disků podle obrázků 1 a 9 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od zařízení uvedeného v příkladu 6 tím, že dvojice senzorů je nahrazena jedním senzorem uchyceným v otáčecím úchytu. Přesný otáčecí mechanizmus má dvě krajní polohy, které natočí senzor o 180° do dvou poloh, které odpovídají dvojici od sebe orientovaných senzorů. Zařízení nejprve otočí senzor podle toho, zda je snímána vnější nebo vnitřní plocha. Pro každou krajní polohuje senzor kalibrován.

Příklad 8

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků la 9 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od zařízení uvedeného v příkladu 1 tím, že je použito vícestupňové polohovací rameno polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů realizované robotickým ramenem.

Příklad 9

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků 1, 9, 11 a 12 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od variant s triangulačními dálkoměry se liší tím, že sestavu optických snímačů tvoří dvojice proti sobě orientovaných liniových 2D skenerů 40 nebo dvojice od sebe orientovaných liniových 2D skenerů 41, jejichž skenovací výseče 42 se nacházejí ve skenovací rovině měřicího zařízení. V každé vzorkovací periodě senzorů se nasnímá část profilu řezu, přičemž se pokaždé změní (posune) poloha soustavy snímačů. Získané profily se částečně překrývají. Překryvy se pak využívají k provázání dílčích profilů a zpřesnění výsledného profilu řezu. Tato varianta umožňuje zrychlit proces skenování profilu.

Příklad 10

Zařízení pro měření polotovaru ráfků l_ocelových disků podle obrázků 1, 9, 13 a 14 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4__a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od variant s triangulačními dálkoměry tím, že sestavu optických snímačů tvoří dvojice proti sobě orientovaných liniových 2D skenerů 43 nebo dvojice od sebe orientovaných liniových 2D skenerů 44, jejichž skenovací výseče 42 jsou kolmo ke skenovací rovině měřicího zařízení. Proces snímaní je přitom obdobný jako u triangulačních dálkoměrů s tím rozdílem, že v každé vzorkovací periodě je nasnímána

- 11 CZ 308030 B6 příčná výseč, ze které se současně generují body hned několika profilů v blízkém okolí. Tato varianta umožňuje zrychlit proces skenování celé skořepiny.

Příklad 11

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků 1 a 9 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od základní varianty popsané v příkladu 1 tím, že jak skříň 31 zařízení, tak i prostor pro měření jsou během měření uzavřeny, a v uzavřeném prostoru se udržuje konstantní teplota pomocí klimatizační jednotky. Tím je eliminován vliv okolní teploty na přesnost měření. U této varianty dále nemusí být součástí zařízení pevný kalibr 30.

Příklad 12

Zařízení pro měření polotovaru ráfků 1 ocelových disků podle obrázků 1 a 9 se skládá z uchopovacího mechanizmu 2, polohovacího mechanizmu 3 optických snímačů 4 a vyhodnocovací jednotky s dotekovou obrazovkou 5, lišící se od základní varianty popsané v příkladu 1 tím, že zařízení je umístěno na pneumatických samonivelačních antivibračních izolátorech s aktivním tlumením. U této varianty nemusí být součástí zařízení tlumicí vložky pružného uchycení nosné desky k rámu.

Průmyslová využitelnost

Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou a zařízení k provádění tohoto způsobu je primárně určeno pro měření profilu polotovaru ráfků ocelových disků. Lze však využít pro jakékoliv měření profilu rotačních skořepin.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (12)

1. Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou, vyznačující se tím, že měření probíhá ve čtyřech základních krocích, kdy prvním krokem je, na základě typu konkrétní měřené skořepiny, aktivace příslušné definice měření se souborem předem stanovených pravidel či požadavků na automatické měření pro tento konkrétní typ měřené skořepiny, načež se automaticky nastaví uchopovací mechanizmus měřicího zařízení, spočívající v rozepnutí uchopovacích válečků do optimální vkládací polohy pro vložení měřené skořepiny, ve druhém kroku se měřená rotační skořepina vloží do měřicího zařízení, a ve třetím kroku se provádí automatické měření, probíhající sekvencí navazujících činností, z nichž některé se podle požadované definice měření cyklicky opakují, přičemž první sekvencí je uchopení a vycentrování skořepiny sevřením nebo rozevřením uchopovacího mechanizmu a synchronním pootočením válečků, po této první sekvenci následuje druhá sekvence, jíž je měření dílčího profilu spočívající v tom, že mechanizmus polohování optické soustavy alespoň s jednou dvojicí synchronizovaných snímačů provede nasnímání povrchů vnější a vnitřní plochy v aktuální rovině řezu, a/nebo provede nasnímání pevného kalibru, když výsledkem je soubor odměřených hodnot z obou snímačů spolu se souřadnicemi polohovacího mechanizmu, po této druhé sekvenci následuje sekvence třetí jíž je přepočet získaných hodnot podle kalibračních křivek, a/nebo podle dat nasnímaných na pevném kalibru, když výstupem je dvojice křivek obrazu řezu v souřadnicích společného souřadnicového systému s definičním výkresem, poté následuje sekvence čtvrtá, při které se podle příslušné definice měření stanovené v prvním kroku obsahující souřadnice míst měření tlouštěk určí podle těchto souřadnic místa měření, když podle této definice měření následuje pootočení rotační skořepiny synchronním

- 12CZ 308030 B6 otáčením válečků do nové polohy o úhel stanovený definicí měření, po němž se znovu provede druhá sekvence měření dílčího profilu, čímž se změří a vyhodnotí tloušťky v jiné části skořepiny, přičemž se tato druhá sekvence opakuje, dokud nejsou provedena všechna měření podle definice měření ve stanovených úhlech pootočení skořepiny, načež posledním, čtvrtým krokem měření pak je uvolnění skořepiny změnou rozepnutí válečků do optimální polohy a následné vyjmutí rotační skořepiny ze zařízení.

2. Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou podle nároku 1, vyznačující se tím, že mechanismus polohování optické soustavy provádí při měření rotační skořepiny přesouvání dvojice synchronizovaných snímačů z počáteční do koncové pozice v rovině řezu tak, že neustále udržuje snímané místo skořepiny v přípustném měřicím rozsahu obou z dvojice snímačů, přičemž během přesouvání je současně prováděno bodové měření, a /nebo skenování dílčích částí povrchů, a ze znalosti poloh a získaných vzdáleností se vypočtou souřadnice jednotlivých nasnímaných bodů v rovině, a tyto body se na základě kalibračních křivek přepočtou na souřadnice bodů dvou křivek reprezentujících vnější a vnitřní profil skořepiny v rovině snímání.

3. Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že pro urychlení procesu kompletního proměření skořepiny se po uchycení skořepiny nejprve realizuje snímání povrchů za otáčení skořepiny, přičemž se hledají úhly pootočení skořepiny, kde senzory vracejí maxima a minima, a následně se v daných extrémech provede měření podle druhé až čtvrté sekvence třetího základního kroku bezkontaktního měření.

4. Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ve čtvrté sekvenci třetího kroku se provádí srovnání, překrytí, obrazu dvojice naskenováných křivek s křivkami definičního výkresu a vyhodnocení tlouštěk v definovaných místech, přičemž obraz křivek, reprezentujících naskenováný vnější a vnitřní profil skořepiny v rovině snímaní, se posunutím a natočením překryje s křivkami vnějšího a vnitřního profilu výrobního výkresu tak, aby součet odchylek bodů naskenovaných křivek vůči definovaným křivkám v obou osách byl minimální, přičemž překrytím obrazů se promítnou souřadnice definovaných měřených míst do naskenovaného obrazu řezu, když měřená místa jsou definovaná formou přímek vůči souřadnicovému systému výkresu a stanovují tak místa a úhly měření, načež jsou vyhodnoceny dvojice průsečíků přímek s křivkami naskenovaného obrazu, když vzdálenosti mezi dvojicemi průsečíků reprezentují změřené tloušťky.

5. Způsob bezkontaktního měření tlouštěk stěn rotačních skořepin křivkového profilu s plovoucí tloušťkou podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že případný vliv změn teploty na přesnost bezkontaktního nasnímání rovinných obrazů řezů skořepin křivkového profilu s proměnnou tloušťkou je eliminován kalibrem známých rozměrů a tvarů, umístěným v dosahu polohovacího zařízení snímačů, který se pravidelně nasnímá všemi snímači v intervalech menších než je doba reakce zařízení na dynamiku změny teploty, když se z nasnímaných dat určí korekční rovnice, které se následně aplikují na nasnímaná data skenovaných profilů skořepin.

6. Zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření podle nároků 1 až 5 sestávající z uchopovacího mechanismu (2), polohovacího mechanizmu (3) optických senzorů (4) a vyhodnocovací jednotky (5), uložených ve skříni (31), vyznačující se tím, že uchopovací mechanizmus (2) tvoří tři otáčející se uchopovací válečky (6), jejichž osy rotace jsou rovnoběžné s centrální osou (7) uchopovacího mechanizmu (2), a symetricky ji obklopují v kruhu ve vzdálenosti odpovídající aktuálnímu poloměru rozepnutí, když se současně uchopovací válečky (6) pohybují v lineárních vedeních (8) po přímkových drahách v rovině kolmé na osy uchopovacích válečků (6) a jsou poháněny systémem pohonu (10) otáčení uchopovacích válečků (6), přičemž přímkové dráhy mezi sebou svírají úhel 120° a pomyslně se protínají na centrální ose (7) uchopovacího mechanizmu (2), přičemž horizontální pohyb polohovacího mechanismu

- 13 CZ 308030 B6 (3) podél centrální osy (7) realizuje sestava podélného lineárního vedení (14) s pojezdem (17) poháněným pohonem (20) a vertikální pohyb kolmo na centrální osu (7) realizuje sestava příčného vedení (15) s pojezdy (21), poháněnými pohonem (24) když k vozíku příčného pojezdu (21) je připevněn nosník (26) se dvěma rovnoběžnými rameny (27), na jejichž koncích jsou uloženy seřiditelné držáky (28) laserových triangulačních dálkoměrů (16) přičemž délka a rozpětí ramen jsou navrženy tak, aby oba laserové triangulační dálkoměry (16) v rámci svého měřicího rozsahu a dosahu polohovacího mechanismu (3) mohly současně měřit všechny požadované polotovary z obou stran po celé jejich délce, když celý polohovací mechanizmus (3) je připevněn tak, aby snímací rovina byla totožná s polorovinou, jejíž hraniční přímkou je centrální osa (7) uchopovacího mechanizmu (2).

7. Zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření podle nároku 6, vyznačující se tím, že uchopovací válečky (6) uchopovacího zařízení (2) jsou v místech požadovaného kontaktu s měřenou skořepinou, polotovarem ráfku (1), opatřeny křivkovým profilem negativním vůči podélnému křivkovému profilu uchopovaného povrchu měřené skořepiny, polotovaru ráfku (1), a jejich lineární přesuny jsou precizně prováděny pohonem (10) s regulací a řízením velikosti svírací nebo rozpínací síly.

8. Zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření podle nároků 6 a 7, vyznačující se tím, že uchopovací válečky (6) jsou opatřeny vyměnitelnými pouzdry (9) pro uchopení polotovaru ráfku (1) za vnitřní plochu a vyměnitelnými pouzdry (32) pro uchopení polotovaru ráfku (1) za vnější plochu, vyrobenými z otěruvzdomého a kluzného materiálu, jejichž vnější pláště mají křivkové profily odpovídající částem vnitřního křivkového profilu měřeného polotovaru ráfku (1), když vyměnitelná pouzdra (9 a 32) jsou k uchopovacím válečkům (6) fixována a společně se otáčejí, přičemž otáčení válečků zajišťují precizně řízené pohony (10), jejichž otáčky jsou synchronizovány. Lineární přesuny válečků jsou precizně prováděny pohonem s regulací, který rovněž umožňuje řídit velikost svírací nebo rozpínací síly.

9. Zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření podle nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že jednotlivé uchopovací válečky (6) nebo uchopovací válečky (6) s připojenými vyměnitelnými pouzdry (9 a/nebo 32) při svém synchronním otáčení umožňují při uchopování měření skořepiny, polotovaru ráfku (1), skořepinou otáčet a tím zabezpečují samovolné srovnání a vystředění skořepiny v uchopovacím mechanizmu (2), a současně její natáčení pro naskenování libovolné části této skořepiny, polotovaru ráfku (1).

10. Zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření podle nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že polohovací mechanizmus (3) soustavy optických senzorů (4) je konstruován a orientován vůči uchopovacímu mechanizmu (2) tak, aby se pohyboval výhradně v rovině, ve které se nachází osa rotace měřené skořepiny, když tento polohovací mechanizmus (3) soustavy optických senzorů (4) má alespoň jeden stupeň volnosti, zajišťující změnu polohy ve směru osy rotace měřené skořepiny.

11. Zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření podle nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že laserové triangulační dálkoměry (16), uložené na koncích ramen nosníků (26) v držácích (28), jsou proti sobě nastaveny a orientovány tak, že jejich laserové paprsky se nacházejí na jedné společné přímce ve skenovací rovině kolmo na centrální osu (7) uchopovacího mechanizmu. (2) a současně se jejich měřicí rozsahy překrývají, když přesouvání nosníků (26) z počáteční do koncové pozice v rovině řezu je řízeno řídicím systémem se zpětnou vazbou polohy.

12. Zařízení k provádění způsobu bezkontaktního měření podle nároků 6 až 11, vyznačující se tím, že laserové triangulační dálkoměry (16), uložené na koncích ramen nosníků (39) v držácích (28), jsou proti sobě nastaveny a orientovány tak, že jejich laserové paprsky se nacházejí na jedné společné přímce ve skenovací rovině kolmo na centrální osu (7) uchopovacího mechanizmu.(2), a současně jsou od sebe nastaveny a orientovány tak, že jejich laserové paprsky se nacházejí na jedné společné přímce ve skenovací rovině kolmo na centrální osu (7) uchopovacího

- 14CZ 308030 B6 mechanizmu (2), když přesouvání nosníků (26) z počáteční do koncové pozice v rovině řezu je řízeno řídicím systémem se zpětnou vazbou polohy.