EA035636B1 - Device for control of geometric parameters of a product surface - Google Patents
Device for control of geometric parameters of a product surface Download PDFInfo
- Publication number
- EA035636B1 EA035636B1 EA201800429A EA201800429A EA035636B1 EA 035636 B1 EA035636 B1 EA 035636B1 EA 201800429 A EA201800429 A EA 201800429A EA 201800429 A EA201800429 A EA 201800429A EA 035636 B1 EA035636 B1 EA 035636B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- unit
- optical meter
- represented
- geometric parameters
- movable module
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/2408—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring roundness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники, а именно к автоматизированным бесконтактным измерительным устройствам для контроля геометрических параметров профиля поверхности, в частности резьбы труб, замковых муфт и подобных изделий, включающих резьбу. Изобретение может быть использовано, в частности, в металлургической и нефтегазовой промышленности.The invention relates to instrumentation, namely to automated contactless measuring devices for monitoring the geometric parameters of the surface profile, in particular the thread of pipes, tool joints and similar products, including threads. The invention can be used, in particular, in the metallurgical and oil and gas industries.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известны различные технические решения, предназначенные для контроля геометрических параметров поверхности изделия, в частности резьбы.From the prior art, various technical solutions are known for controlling the geometric parameters of the surface of the product, in particular the thread.
В одном примере из уровня техники раскрыто устройство для контроля резьбового участка трубы (патент на полезную модель RU 19915, опубл. 10.10.2001). Устройство содержит средства для съема информации, механизм сканирования, выполненный в виде цилиндрической трубы, координатный стол. Механизм сканирования выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси. Координатный стол выполнен с возможностью перемещения вдоль продольной оси контролируемого изделия. Средства для съема информации представлены полупроводниковыми лазерами и фотоприемными матрицами.In one example, the prior art discloses a device for monitoring a threaded section of a pipe (utility model patent RU 19915, publ. 10.10.2001). The device contains means for reading information, a scanning mechanism made in the form of a cylindrical tube, a coordinate table. The scanning mechanism is designed to rotate around the longitudinal axis. The coordinate table is made with the ability to move along the longitudinal axis of the controlled item. Means for reading information are represented by semiconductor lasers and photodetector matrices.
Однако известное решение, в частности, не позволяет обеспечить всесторонние измерения контролируемого изделия, так как подвижные элементы устройства обеспечивают движение средства съема информации только вокруг и вдоль продольной оси контролируемого изделия.However, the known solution, in particular, does not make it possible to provide comprehensive measurements of the inspected product, since the movable elements of the device provide movement of the information retrieval device only around and along the longitudinal axis of the inspected product.
В другом примере из уровня техники раскрыто устройство для сканирования контролируемых объектов (патент на изобретение RU 2597147, опубл. 10.09.2016). Устройство содержит датчик, используемый для сканирования контролируемой поверхности объекта, который крепится на опоре, приводимой в движение электродвигателем.In another example, the prior art discloses a device for scanning controlled objects (patent for invention RU 2597147, publ. 09/10/2016). The device contains a sensor used to scan the controlled surface of an object, which is mounted on a support driven by an electric motor.
Однако известное решение также не сможет обеспечить всесторонних измерений контролируемого изделия в силу неполноты пространственного передвижения датчика.However, the known solution will also not be able to provide comprehensive measurements of the item to be inspected due to the incomplete spatial movement of the sensor.
Наиболее близким к настоящему изобретению по назначению и совокупности существенных признаков является техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение RU 2477453 (опубл. 10.03.2013). Прибор для измерения параметров резьбы содержит подвижную механическую систему, лазерный бесконтактный датчик, средства синхронизации выходных сигналов датчика с пространственным положением подвижной механической системы и компьютер. Лазерный бесконтактный датчик установлен на механической системе при помощи опоры. Механическая система выполнена с возможностью направлять датчик в соответствии с различными типами сканирования. Компьютер предназначен для управления механической системой и датчиком, создания компьютерных изображений формы резьбы сканируемого объекта, для хранения изображений и анализа компьютерных изображений для получения количественной информации о таких характеристиках резьбы, как скос, диаметр уплотнения и овальность, заход, сбег, диаметр резьбы, шаг вдоль нескольких образующих трубы и высота ступени.The closest to the present invention in terms of purpose and a set of essential features is the technical solution disclosed in patent RU 2477453 (publ. 03/10/2013). The device for measuring thread parameters contains a movable mechanical system, a laser proximity sensor, means for synchronizing the sensor output signals with the spatial position of the movable mechanical system, and a computer. The laser proximity sensor is supported on a mechanical system. The mechanical system is configured to guide the sensor in accordance with various types of scanning. The computer is designed to control the mechanical system and the sensor, create computer images of the thread shape of the scanned object, store images and analyze computer images to obtain quantitative information about such characteristics of the thread as bevel, seal diameter and ovality, lead, runout, thread diameter, pitch along several generating pipes and the height of the step.
Однако известное техническое решение обладает рядом недостатков. В частности, опора согласно описанию выполнена из алюминия, что снижает диапазон условий, в которых возможна эксплуатация прибора без снижения надежности уровня погрешности измерений, на основе которых осуществляется контроль резьбы. Более того, в известном приборе узлы перемещения позволяют установить экспозицию измерительного датчика относительно системы координат объекта контроля (поверхности изделия) согласно его габаритам, но не позволяют компенсировать погрешности измерений для изделий, конструктивное выполнение которых требует более тонкой установки экспозиции измерительного датчика непосредственно в ходе процесса измерения.However, the known technical solution has several disadvantages. In particular, according to the description, the support is made of aluminum, which reduces the range of conditions in which the device can be operated without compromising the reliability of the level of measurement error, on the basis of which the thread is monitored. Moreover, in the known device, the displacement units make it possible to set the exposure of the measuring sensor relative to the coordinate system of the test object (product surface) according to its dimensions, but do not allow compensating for measurement errors for products, the design of which requires a finer setting of the measuring sensor exposure directly during the measurement process. ...
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
В основу настоящего изобретения положена техническая задача повышения надежности контроля при проведении измерений геометрических параметров поверхности изделия, в частности его внутренней и внешней резьбы.The basis of the present invention is the technical problem of increasing the reliability of control when measuring the geometric parameters of the surface of the product, in particular, its internal and external threads.
Технический результат заключается в компенсации погрешностей, возникающих вследствие эксплуатационных условий при проведении измерений геометрических параметров поверхности изделия и особенностей конструкции изделия.The technical result consists in compensating for errors arising from operating conditions when measuring the geometric parameters of the surface of the product and the design features of the product.
Согласно изобретению технический результат достигается за счет того, что устройство контроля геометрических параметров поверхности изделия содержит оптический измеритель, установленный на опоре, механический подвижный модуль, который выполнен с возможностью изменять пространственное положение опоры с оптическим измерителем, узел управления, выполненный с возможностью синхронизации выходных сигналов и пространственного положения оптического измерителя и с возможностью обмена данными с внешним узлом вычислительной техники, при этом механический подвижный модуль дополнительно снабжен узлом эксцентриситета, опора представлена углепластиковой консолью, установленной на узел эксцентриситета и снабженной узлом микроперемещений оптического измерителя.According to the invention, the technical result is achieved due to the fact that the device for monitoring the geometric parameters of the surface of the product contains an optical meter mounted on a support, a mechanical movable module, which is configured to change the spatial position of the support with an optical meter, a control unit configured to synchronize the output signals and the spatial position of the optical meter and with the ability to exchange data with an external computer unit, while the mechanical mobile module is additionally equipped with an eccentricity unit, the support is represented by a carbon fiber console installed on the eccentricity unit and equipped with a microdisplacement unit of the optical meter.
В частности, оптический измеритель представлен двумерным оптоэлектронным датчиком.In particular, the optical meter is represented by a two-dimensional optoelectronic sensor.
В частности, узел микроперемещений оптического измерителя снабжен датчиком перемещения, представленного энкодером.In particular, the microdisplacement unit of the optical meter is provided with a displacement transducer represented by an encoder.
В частности, механический подвижный модуль представлен рамой, выполненной с возможностью горизонтального перемещения на опорной плоскости, узлом вертикального перемещения, который уста- 1 035636 новлен на названной раме, платформой, выполненной с возможностью вращения и установленной на узле вертикального перемещения.In particular, the mechanical movable module is represented by a frame made with the possibility of horizontal movement on the reference plane, a vertical movement unit, which is mounted on the said frame, a platform made with the possibility of rotation and installed on the vertical movement unit.
В частности, механический подвижный модуль снабжен датчиками перемещения, представленными энкодерами и установленными на каждом узле, который выполнен с возможностью перемещения или вращения.In particular, the mechanical movable module is provided with displacement sensors, represented by encoders, and mounted on each assembly that is movable or rotatable.
Совокупность существенных признаков предлагаемого решения по сравнению с прототипом включает отличительные признаки, а именно включение в механический подвижный модуль дополнительного узла эксцентриситета, исполнение опоры в виде углепластиковой консоли, установленной на узел эксцентриситета и снабженной узлом микроперемещений оптического измерителя. Следовательно, можно предположить, что настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности Новизна.The set of essential features of the proposed solution in comparison with the prototype includes distinctive features, namely, the inclusion of an additional eccentricity unit in the mechanical movable module, the implementation of the support in the form of a carbon-fiber console installed on the eccentricity unit and equipped with an optical meter microdisplacement unit. Therefore, it can be assumed that the present invention meets the requirement of patentability Novelty.
В ходе анализа патентной и научно-технической литературы не была установлена известность влияния отличительных признаков настоящего изобретения на обеспечиваемый им технический результат. Следовательно, можно предположить, что настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности Изобретательский уровень.During the analysis of the patent and scientific and technical literature, it was not established that the influence of the distinctive features of the present invention on the technical result provided by it was not established. Therefore, it can be assumed that the present invention meets the patentability condition Inventive step.
Осуществление настоящего изобретения возможно с использованием известных материалов и изделий. Следовательно, можно предположить, что настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности Промышленная применимость.The implementation of the present invention is possible using known materials and products. Therefore, it can be assumed that the present invention meets the condition of patentability Industrial applicability.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Настоящее изобретение проиллюстрировано следующими чертежами:The present invention is illustrated by the following drawings:
на фиг. 1 представлена структурная схема устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия;in fig. 1 shows a block diagram of a device for controlling the geometric parameters of the surface of the product;
на фиг. 2 - изображение в перспективе устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия;in fig. 2 is a perspective view of the device for controlling the geometric parameters of the product surface;
на фиг. 3 - изображение сбоку устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия;in fig. 3 - side view of the device for controlling the geometric parameters of the product surface;
на фиг. 4 - изображение консоли с оптическим измерителем и устройством его микроперемещений.in fig. 4 - image of a console with an optical meter and a device for its micromovements.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Устройство контроля геометрических параметров поверхности изделия является комплексным контрольно-измерительным средством, предназначенным для стационарной эксплуатации в цехах, лабораториях, а также в составе конвейерных линий. Устройство позволяет производить 3D сканирование и комплексное измерение геометрических параметров поверхности цилиндрических изделий, в частности резьбы труб, замковых муфт и т.п.The device for controlling the geometric parameters of the surface of the product is a complex control and measuring device intended for stationary operation in workshops, laboratories, as well as as part of conveyor lines. The device allows for 3D scanning and complex measurement of the geometric parameters of the surface of cylindrical products, in particular, pipe threads, tool joints, etc.
С использованием устройства обеспечивается 100% бесконтактное сканирование поверхности резьбы с высокой точностью, выявляются все виды брака. Результатом сканирования является облако точек измеряемой поверхности в абсолютных величинах с требуемыми метрологическими характеристиками, а также геометрические параметры согласно применяемого на предприятии стандарта, ГОСТ, API в табличной и графической форме.Using the device, 100% non-contact scanning of the thread surface with high accuracy is provided, all types of defects are detected. The result of scanning is a cloud of points of the measured surface in absolute values with the required metrological characteristics, as well as geometric parameters in accordance with the standard used at the enterprise, GOST, API in tabular and graphical form.
В том случае, если в качестве объекта измерений выступает резьба трубы, в качестве контролируемых параметров могут выступать параметры резьбы согласно стандартам в системе ГОСТ и API: шаг резьбы, высота профиля, углы наклона сторон профиля, радиус закругления вершины профиля, радиус закругления впадины профиля, угол наклона, конусность, диаметр цилиндрической выточки, угол заходной фаски, натяг по резьбовому калибру, перпендикулярность торца муфты относительно оси резьбы, соосность, разность диаметров резьбы (овальность), форма профиля резьбы в соответствии с ГОСТ 63380, API 5CT 9ed, API 5B. В указанных стандартах приводится перечень параметров, являющихся обязательными к измерению для осуществления надежной эксплуатации соединений данного типа, однако для целей настоящей заявки перечень приведенных выше параметров является примерным, но не исчерпывающим. Предполагается, что изделие с резьбой перед проведением измерения очищают от загрязнений, ржавчины и т.п. с помощью стороннего оборудования.In the event that the pipe thread acts as the object of measurement, the parameters of the thread according to the standards in the GOST and API systems can act as the controlled parameters: thread pitch, profile height, slope angles of the profile sides, radius of curvature of the top of the profile, radius of curvature of the root of the profile, angle of inclination, taper, diameter of cylindrical groove, lead-in angle, thread gauge interference, perpendicularity of the coupling end relative to the thread axis, alignment, difference in thread diameters (ovality), thread profile in accordance with GOST 63380, API 5CT 9ed, API 5B. These standards provide a list of parameters that are required to be measured for the reliable operation of this type of connection, however, for the purposes of this application, the list of the above parameters is approximate, but not exhaustive. It is assumed that the threaded product is cleaned of dirt, rust, etc. before measurement. using third-party equipment.
Дефекты резьбовых соединений включают в себя отсутствие вершины резьбы, царапины и задиры на склонах профиля, разрыв резьбы, несоответствие конусности и среднего диаметра, несоосность, поверхностные дефекты.Defects in threaded connections include missing thread crests, scratches and galls on profile slopes, thread breaks, taper and mean diameter mismatch, misalignment, and surface defects.
Как показано на фиг. 1, локальная сеть устройства связывает оптический измеритель 1, плату приема сигналов датчиков перемещения 3, плату управления двигателями 4 и узел управления 5. Взаимодействие указанных узлов обеспечивается Ethernet линией связи 2 по протоколам из стека TCP/IP. Узел управления 5 выполнен с возможностью взаимодействия с внешним узлом вычислительной техники, например с компьютером или с локальной сетью автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) цеха 6. Плата приема сигналов 3 взаимодействует с датчиками перемещения, которые представлены энкодерами 8. Плата управления 4 взаимодействует с двигателями 8. Энкодеры 7 и двигатели 8 связаны с источником питания 9.As shown in FIG. 1, the local network of the device connects the optical meter 1, the board for receiving signals from the displacement sensors 3, the motor control board 4 and the control unit 5. The interaction of these nodes is provided by an Ethernet communication line 2 using protocols from the TCP / IP stack. The control unit 5 is configured to interact with an external computer unit, for example, with a computer or with a local network of an automated process control system (APCS) of shop 6. The signal receiving board 3 interacts with displacement sensors, which are represented by encoders 8. The control board 4 interacts with motors 8. Encoders 7 and motors 8 are connected to the power supply 9.
Сбор данных об объекте контроля 10 осуществляется оптическим измерителем 1, который включает лазерный источник 11, матрицу 12, объектив 13, светофильтр 14. В зависимости от типа контролируемой поверхности оптический измеритель 1 может быть представлен оптоэлектронными датчиками про- 2 035636 филя поверхности или теневыми двумерными датчиками.The collection of data on the object of control 10 is carried out by an optical meter 1, which includes a laser source 11, a matrix 12, an objective 13, a light filter 14. Depending on the type of the monitored surface, the optical meter 1 can be represented by optoelectronic sensors pro 2 035636 surface fillets or shadow two-dimensional sensors ...
Узел управления 5 выполнен с возможностью приема данных об объекте контроля с внешнего узла вычислительной техники 6. Принимаемые данные, в частности, могут включать в себя таблицу допусков на измеряемые параметры;The control unit 5 is configured to receive data about the controlled object from an external computer unit 6. The received data, in particular, may include a tolerance table for measured parameters;
типоразмер/диаметр резьбового соединения;standard size / diameter of the threaded connection;
флаг запроса измерения соосности муфты;clutch alignment measurement request flag;
маску раздельного измерения для контроля фасонных изделий.separate measurement mask for inspection of fittings.
На фиг. 2 представлено изображение устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия.FIG. 2 shows an image of the device for controlling the geometric parameters of the product surface.
Подвижный механический модуль устанавливается на опорной плоскости 15, роль которой выполняет оптический стол, выполненный по принципу ячеистой конструкции. Такой стол обеспечивает достаточную плоскостность, позволяет установить необходимые механизмы и узлы с использованием базовых отверстий, а также позволяет выполнять дополнительные отверстия без приложения значительных усилий.The movable mechanical module is installed on a support plane 15, the role of which is played by an optical table made according to the principle of a honeycomb structure. Such a table provides sufficient flatness, allows you to install the necessary mechanisms and assemblies using the base holes, and also allows you to make additional holes without significant effort.
Подвижный механический модуль состоит из рамы 16, узла вертикального перемещения 17, платформы 18 и узла эксцентриситета 19. Рама 16 устанавливается на опорной плоскости 16 и выполнена с возможностью горизонтального перемещения относительно опорной плоскости в рельсах 20. Узел вертикального перемещения 17 установлен на раме 16. Для осуществления перемещения подвижных элементов могут быть использованы либо линейные двигатели, либо привод, состоящий из шариковинтовой пары и двигателя (серводвигателя или шагового двигателя). Также в устройстве применены прецизионные направляющие, исключающие осевые люфты при перемещении. Обратная связь о величине перемещения подвижных элементов осуществляется при помощи датчиков движения, которые могут быть представлены энкодерами или магнитно-стрикционными датчиками. Также для перемещения рамы 16 использована схема с двумя линейными шариковыми подшипниками, расположенными по краям, и шариковинтовая пара, которая располагается предпочтительно по центру опорной поверхности 15.The movable mechanical module consists of a frame 16, a vertical movement unit 17, a platform 18 and an eccentricity unit 19. The frame 16 is installed on the support plane 16 and is made with the possibility of horizontal movement relative to the support plane in the rails 20. The vertical movement unit 17 is installed on the frame 16. For Either linear motors or a drive consisting of a ball screw and a motor (servo motor or stepper motor) can be used to move the moving elements. Also, the device uses precision guides, eliminating axial play during movement. Feedback on the amount of movement of moving elements is carried out using motion sensors, which can be represented by encoders or magnetic striction sensors. Also, to move the frame 16, a scheme is used with two linear ball bearings located at the edges, and a ball screw pair, which is preferably located in the center of the supporting surface 15.
Платформа 18 может быть выполнена на едином подшипнике, внешнее кольцо которого крепится на узел вертикального перемещения 17, а на внутреннем кольце размещен узел эксцентриситета 19. Подшипник состоит из упорно/радиального посадочного кольца, упорно/радиального кольца вала, упорной шайбы, двух сборных обойм игольчатых роликов и группы соосных цилиндрических роликов. Посадочное кольцо и кольцо вала имеют обработанные, равномерно распределенные отверстия и винты. Указанный подшипник имеет высокую нагрузочную способность в осевом и радиальном направлении, высокую жесткость на изгиб и высокую точность. Платформа 18 снабжена шкивом 21 для ременного привода. Двигатель с ведущим шкивом и роликом натяжителя устанавливается на приводную часть. Применяются поликлиновые ремни 22, имеющие высокую надежность. Дополнительно платформа снабжена инкрементным датчиком обратной связи.The platform 18 can be made on a single bearing, the outer ring of which is attached to the vertical movement unit 17, and the eccentricity unit 19 is located on the inner ring. The bearing consists of a thrust / radial seat ring, a thrust / radial shaft ring, a thrust washer, two prefabricated needle cages rollers and groups of coaxial cylindrical rollers. The seat ring and shaft ring have machined, evenly spaced holes and screws. This bearing has a high axial and radial load capacity, high bending stiffness and high accuracy. The platform 18 is provided with a pulley 21 for a belt drive. The motor with drive pulley and tensioner pulley is mounted on the drive end. V-ribbed belts 22 are used, which have high reliability. Additionally, the platform is equipped with an incremental feedback encoder.
Узел эксцентриситета 19 выполнен на специальной несущей пластине, которая крепится на внутреннее кольцо подшипника платформы 18 и к подвижной пластине. Перемещение подвижной пластины обеспечивается с помощью передачи вращающего момента с шагового двигателя на зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с зубчатой рейкой. Расположение зуба выполнено под углом 45°, что минимизирует возможные люфты. Подвижная пластина базируется на паре рельсов с преднагруженными шариковыми каретками. Дополнительно на механизме устанавливается специальный тормоз, который управляется электромагнитным механизмом. Тормоз устраняет все возможные движения подвижной пластины относительно несущей при вращении.The eccentricity unit 19 is made on a special carrier plate, which is attached to the inner ring of the platform bearing 18 and to the movable plate. The movement of the movable plate is provided by the transfer of torque from the stepper motor to the gear wheel, which is in mesh with the gear rack. The position of the tooth is made at an angle of 45 °, which minimizes possible backlash. The sliding plate is based on a pair of pre-loaded ball runner rails. Additionally, a special brake is installed on the mechanism, which is controlled by an electromagnetic mechanism. The brake eliminates all possible movements of the movable plate relative to the carrier during rotation.
К подвижной пластине узла эксцентриситета крепится консоль 23 посредством торцевой муфты. Данный узел является самым ответственным в системе. К консоли предъявляются повышенные требования к изгибу и температурным расширениям.The console 23 is attached to the movable plate of the eccentricity unit by means of an end sleeve. This node is the most responsible in the system. The console has increased requirements for bending and thermal expansion.
Консоль состоит из двух углепластиковых труб, выполненных в виде коаксиальной клееной конструкции. Одна труба находится в другой трубе концентрично. Трубы закрепляются между собой торцевыми креплениями с помощью клея. С другой стороны к коаксиальной конструкции крепится оптический измеритель 1 с узлом его микроперемещений 24. Углепластиковые трубы - это трубы из полимерного композиционного материала из переплетённых нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных смол. Материал отличается высокой прочностью, жёсткостью и малой массой, намного прочнее стали, но гораздо легче. Учитывая длину консоли, ограниченный рабочий температурный диапазон и требуемые точности, можно сделать вывод, что консоль будет давать погрешность, стремящуюся к нулю.The console consists of two carbon fiber pipes, made in the form of a coaxial glued structure. One pipe is concentrically in the other pipe. The pipes are fixed to each other with end fittings using glue. On the other hand, an optical meter 1 with a unit of its microdisplacement 24 is attached to the coaxial structure. Carbon fiber pipes are pipes made of polymer composite material made of interwoven carbon fiber filaments located in a matrix of polymer resins. The material is distinguished by high strength, stiffness and low weight, much stronger than steel, but much lighter. Given the length of the cantilever, the limited operating temperature range and the required accuracy, it can be concluded that the cantilever will exhibit an error approaching zero.
Узел микроперемещений 24 оптического измерителя обеспечивает расширение рабочего диапазона датчика и компенсирует собственную конусность поверхности резьбы труб. Узел располагается на свободном торце коаксиальной трубной конструкции, состоит из двух микрорельсов с каретками типа кроссролер, прецизионного двигателя с редуктором и энкодерного инкрементного датчика, выход которого соединен непосредственно с оптическим измерителем 1. Данные с энкодера объединяются с выходными сигналами оптического измерителя 1 в реальном времени посредством узла управления 5. Узел микроперемещений 24 при работе устройства находится постоянно в преднагруженном состоянии и по- 3 035636 этому выполняется более точно, чем составляющие механического подвижного модуля. Вес, который переносит узел 24 (вес оптического измерителя), несравнимо меньше веса всей консоли. Эти конструктивные решения дают возможность удержать возможные люфты на уровне 1 мкм.The microdisplacement unit 24 of the optical meter provides an extension of the operating range of the sensor and compensates for the intrinsic taper of the pipe thread surface. The unit is located at the free end of the coaxial tube structure, consists of two microrails with cross-roll carriages, a precision motor with a gearbox and an encoder incremental encoder, the output of which is connected directly to the optical meter 1. The data from the encoder is combined with the output signals of the optical meter 1 in real time via control unit 5. During operation of the device, the micro-movement unit 24 is constantly in a pre-loaded state and, therefore, it is performed more accurately than the components of the mechanical movable module. The weight that assembly 24 carries (the weight of the optical gauge) is incomparably less than the weight of the entire console. These design solutions make it possible to keep possible backlashes at the level of 1 micron.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Цикл настройки устройства на типоразмер трубы состоит в получении от системы АСУ цеха диаметра трубы. Далее узел управления 6 рассчитывает требуемое положение оси вращения консоли 23 и размера эксцентриситета. Механический подвижный модуль выходит в предварительное положение. Выставляется требуемый эксцентриситет. Включается механизм тормоза. Оптический измеритель 1 перемещается к торцу трубы, при нахождении трубы производит один оборот, определяет расхождение по координатам X и Y и дает команду на корректировку пространственного положения. Результатом данной операция является точное соосное положение трубы и устройства.The cycle of adjusting the device to the standard size of the pipe consists in receiving the pipe diameter from the ACS system of the workshop. Further, the control unit 6 calculates the required position of the axis of rotation of the console 23 and the size of the eccentricity. The mechanical slide moves into a pre-position. The required eccentricity is set. The brake mechanism is activated. Optical meter 1 moves to the end of the pipe, when the pipe is found, it makes one revolution, determines the discrepancy in the X and Y coordinates and gives a command to correct the spatial position. The result of this operation is the exact coaxial position of the pipe and the device.
После выполнения данной операции начинается основной измерительный цикл. При этом устройство обеспечивает одновременное перемещение оптического измерителя вглубь трубы и его вращение. Шаг вращения и шаг передвижения подбирается таким образом, чтобы сканирование происходило по спирали, при этом каждый следующий шаг захватывал часть поверхности, отсканированной при предыдущем вращении. Управление двигателями производится при помощи программного обеспечения, установленного на узле управления 5. Поэтому в случае если 100% контроль поверхности резьбы не требуется, то устройство может быть перестроено на другой режим сканирования: с большим шагом вращения или на режим измерения по сечениям.After performing this operation, the main measuring cycle begins. In this case, the device provides for the simultaneous movement of the optical meter into the depth of the pipe and its rotation. The step of rotation and the step of movement are selected in such a way that the scanning occurs in a spiral, while each next step captures a part of the surface scanned during the previous rotation. The motors are controlled using the software installed on the control unit 5. Therefore, if 100% control of the thread surface is not required, then the device can be reconstructed to another scanning mode: with a large rotation step or to a section measurement mode.
Результатом работы устройства является получение облака точек контролируемой поверхности изделия в абсолютных координатах с требуемыми метрологическими характеристиками.The result of the device operation is to obtain a cloud of points of the controlled surface of the product in absolute coordinates with the required metrological characteristics.
Первичной метрологической информацией являются выходные сигналы оптического измерителя 1, которые передают в узел управления 6 мгновенный профиль поверхности, находящийся в рабочем диапазоне оптического измерителя 1. Дополнительная информация (информация о пространственном положении измерителя 1 относительно нуля системы координат устройства) поступает от энкодеров, которые установлены на всех движущихся узлах механического подвижного модуля.The primary metrological information is the output signals of the optical meter 1, which transmit to the control unit 6 the instantaneous profile of the surface, which is in the operating range of the optical meter 1. Additional information (information about the spatial position of the meter 1 relative to the zero of the device coordinate system) comes from the encoders, which are installed on all moving parts of the mechanical movable module.
После проведения контроля узел управления 5 передает на внешний узел вычислительной техники 6, в частности, следующие данные:After monitoring, the control unit 5 transmits to the external computer unit 6, in particular, the following data:
результаты измерения геометрических параметров поверхности изделия;the results of measuring the geometric parameters of the product surface;
таблицу допускного контроля параметров резьбы, содержащую флаги годен/брак для каждого параметра резьбы;a table of tolerance control of thread parameters, containing the good / bad flags for each thread parameter;
массив точек измеренных сечений;array of points of measured cross-sections;
флаг наличия сколов резьбы;flag of the presence of thread chips;
таблицу результатов измерения внутреннего диаметра;a table of measurement results of the inner diameter;
таблицу результатов измерения внешнего диаметра в характерных сечениях;a table of the results of measuring the outer diameter in typical sections;
результат измерения толщины стенки с флагом допуска;the result of measuring the wall thickness with the tolerance flag;
таблицу флагов допускного контроля калибровки измерительных каналов стенда;table of flags of the tolerance control of calibration of the measuring channels of the stand;
сигнал результатов самоконтроля измерительной системы.signal of the results of self-monitoring of the measuring system.
Таким образом, использование настоящего изобретения при контроле геометрических параметров поверхности изделий позволяет компенсировать погрешности, возникающие вследствие эксплуатационных условий и собственно конструкции (включая возможные дефекты) изделия, которое является объектом контроля. Тем самым решается задача повышения надежности контроля при проведении измерений геометрических параметров поверхности изделия.Thus, the use of the present invention in the control of the geometric parameters of the surface of products makes it possible to compensate for errors arising from the operating conditions and the structure itself (including possible defects) of the product, which is the object of control. This solves the problem of improving the reliability of control when measuring the geometric parameters of the product surface.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146286 | 2017-12-27 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201800429A2 EA201800429A2 (en) | 2019-06-28 |
| EA201800429A3 EA201800429A3 (en) | 2019-09-30 |
| EA035636B1 true EA035636B1 (en) | 2020-07-20 |
Family
ID=66998679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201800429A EA035636B1 (en) | 2017-12-27 | 2018-07-24 | Device for control of geometric parameters of a product surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA035636B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU679844A1 (en) * | 1977-05-19 | 1979-08-15 | Предприятие П/Я А-1944 | Instrument testing device |
| US6449036B1 (en) * | 1997-04-25 | 2002-09-10 | Baumer Optronic Gmbh | Sensor unit, process and device for inspecting the surface of an object |
| RU130065U1 (en) * | 2012-11-20 | 2013-07-10 | Открытое Акционерное Общество Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) | FIBER OPTICAL SENSOR |
| RU2012125359A (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") | FIBER OPTICAL SIDE DEFORMATION SENSOR |
| RU2531037C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-20 | Российская академия наук Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений РАН (ИСОИ РАН) | Device for inspection of macrodefects on internal surface of pipes |
-
2018
- 2018-07-24 EA EA201800429A patent/EA035636B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU679844A1 (en) * | 1977-05-19 | 1979-08-15 | Предприятие П/Я А-1944 | Instrument testing device |
| US6449036B1 (en) * | 1997-04-25 | 2002-09-10 | Baumer Optronic Gmbh | Sensor unit, process and device for inspecting the surface of an object |
| RU2012125359A (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") | FIBER OPTICAL SIDE DEFORMATION SENSOR |
| RU130065U1 (en) * | 2012-11-20 | 2013-07-10 | Открытое Акционерное Общество Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) | FIBER OPTICAL SENSOR |
| RU2531037C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-20 | Российская академия наук Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений РАН (ИСОИ РАН) | Device for inspection of macrodefects on internal surface of pipes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201800429A3 (en) | 2019-09-30 |
| EA201800429A2 (en) | 2019-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102005626B1 (en) | Optical detecting apparatus for detecting a degree of freedom error of a spindle and a detecting method thereof | |
| CN105547344B (en) | A kind of test equipment calibrating installation and its calibration method | |
| CN204128509U (en) | A kind of diameter measurement device | |
| CN102322824A (en) | Dynamic measuring device for worm helix error and pitch error | |
| CN104075890A (en) | Comprehensive servo motor and harmonic speed reducer testing platform | |
| CN105928479B (en) | A kind of cartridge type part outer diameter on-line measuring device in spinning process | |
| CN102322796A (en) | Laser detection device and method for gear parameters | |
| CN103822605B (en) | Splicing measuring device of optical elements of large caliber profile | |
| CN202141438U (en) | Dynamic measurement device for helical line error and pitch error of worm | |
| CN105403148A (en) | Measurement apparatus of center position accuracy of all journals of crank shaft, and measurement and calibration methods thereof | |
| CN112815866A (en) | Internal thread detector based on laser profile scanning and detection method thereof | |
| RU182588U1 (en) | PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE | |
| CN115854887B (en) | Distance measuring mechanism and method | |
| CN113970299A (en) | Device for vertically measuring outline of elongated piece with high precision | |
| CN102749036A (en) | Online diameter measurement device for large free forgings | |
| CN111829479A (en) | Device and method for measuring shape error of inner surface of deep hole of part | |
| CN209877932U (en) | Nuclear reaction column assembly installation and measurement tool | |
| CN206075152U (en) | Based on the Biaxial synchronous motion control device that laser displacement sensor feeds back | |
| CN107339967B (en) | Roundness measuring instrument | |
| CN102288112B (en) | Internally and externally threaded non-contact detection instrument | |
| EA035636B1 (en) | Device for control of geometric parameters of a product surface | |
| CN202126429U (en) | Combined 3-6-axis three-dimensional flaw detection device | |
| CN101586953A (en) | Apparatus for measuring radial heat distortion amount of high-temperature rotor of steam turbine | |
| CN115790492A (en) | Automatic detection device and control method for upper ring of graphite heat-insulating cylinder | |
| CN203141229U (en) | Large shaft part cylindricity measurement device based on V-shaped block method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG TJ TM |