RU160167U1

RU160167U1 - DEVICE FOR CONTROLING COMPLEX PROFILE LONG-DETAIL PARTS

Info

Publication number: RU160167U1
Application number: RU2015144961/28U
Authority: RU
Inventors: Иван Сергеевич Золотухин; Игорь Аркадьевич Ефимович; Александр Валерьевич Ошибков; Сергей Андреевич Фролов
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2016-03-10

Abstract

1. Устройство для контроля сложнопрофильных длинномерных деталей, содержащее основание с направляющими, установленные на основании два базовых опорных узла, один из которых неподвижный, а другой с возможностью перемещения параллельно направляющим, перемещающуюся вдоль детали каретку с кольцевым элементом, плоскость которого перпендикулярна направляющим, поворотное кольцо, расположенное соосно в кольцевом элементе, закрепленный на поворотном кольце датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали, установленный на кольцевом элементе датчик регистрации углового положения поворотного кольца и установленный на каретке датчик продольного по отношению к детали положения каретки, отличающееся тем, что на каретке с кольцевым элементом установлены два датчика на основе плоских матричных фотоприемников, на которые направлены параллельные направляющим лучи, исходящие из установленного на основании источника лазерного излучения.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на поворотном кольце установлены измерительная пиноль с радиальным расположением оси и датчик положения измерительной пиноли в радиальном направлении, а датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали установлен на измерительной пиноли.1. A device for monitoring complex, lengthy parts, comprising a base with rails, two basic support units installed on the base, one of which is stationary and the other with the ability to move parallel to the rails, a carriage moving along the part with an annular element, the plane of which is perpendicular to the rails, a rotary ring located coaxially in the annular element, mounted on a rotary ring, a sensor for recording the radial coordinates of the points of the surface of the part are installed on the ring element, a sensor for recording the angular position of the rotary ring and a sensor mounted on the carriage for a longitudinal position of the carriage relative to the part of the carriage, characterized in that on the carriage with the ring element there are two sensors based on flat matrix photodetectors, which are directed parallel to the guide rays emanating from the installed based on a laser source. 2. The device according to claim 1, characterized in that a measuring pin with a radial axis and a position sensor for measuring pin in a radial direction are mounted on the rotary ring, and a sensor for detecting the radial coordinate of points on the surface of the part is mounted on the measuring pin.

Description

Полезная модель относится к устройствам для измерения контуров криволинейной поверхности детали механическими средствами, в частности для контроля точности геометрических параметров детали.The invention relates to devices for measuring the contours of a curved surface of a part by mechanical means, in particular to control the accuracy of the geometric parameters of the part.

Известно устройство для контроля сложнопрофильной поверхности длинномерных деталей, выбранное в качестве прототипа (пат. РФ №152845, G01B 21/20, опубл. 2015, Бюл. №17), которое содержит основание, с направляющими для перемещения каретки вдоль детали. На основании расположены два базовых опорных узла для установки детали - один неподвижный, а другой с возможностью перемещения параллельно направляющим. На каретке в плоскости, перпендикулярной направляющим, установлен кольцевой элемент, с расположенным в нем соосно поворотным кольцом, на котором закреплен датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали. На кольцевом элементе установлен датчик регистрации углового положения поворотного кольца, а на каретке установлен датчик продольного по отношению к детали положения каретки. Все датчики соединены с согласующим устройством, которое соединено кабелем с персональным компьютером.A device for controlling the complex surface of long parts, selected as a prototype (US Pat. RF No. 152845, G01B 21/20, publ. 2015, Bull. No. 17), which contains a base with guides for moving the carriage along the part. On the base there are two basic support nodes for installing the part - one stationary, and the other with the ability to move parallel to the guides. An annular element is mounted on the carriage in a plane perpendicular to the guides, with a coaxially rotatable ring located on it, on which a sensor is mounted to record the radial coordinate of the points of the surface of the part. A sensor for recording the angular position of the rotary ring is mounted on the annular element, and a sensor for longitudinal position of the carriage relative to the part is mounted on the carriage. All sensors are connected to a matching device, which is connected by cable to a personal computer.

Однако в известном устройстве при контроле длинномерной детали возникают значительные погрешности из-за линейных и угловых смещений каретки с кольцевым элементом в плоскости перпендикулярной направляющим, вызванных непрямолинейностью этих направляющих.However, in the known device, when monitoring a lengthy part, significant errors occur due to linear and angular displacements of the carriage with the annular element in the plane perpendicular to the guides caused by the non-linearity of these guides.

Задачей полезной модели является повышение точности контроля геометрических параметров сложнопрофильных длинномерных деталей путем корректирования измеряемых координат точек поверхности с учетом значений регистрируемых линейных и угловых смещений каретки с кольцевым элементом в плоскости перпендикулярной направляющим.The objective of the utility model is to increase the accuracy of control of the geometric parameters of complex-profile long parts by adjusting the measured coordinates of surface points taking into account the values of the recorded linear and angular displacements of the carriage with the annular element in the plane perpendicular to the guides.

Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для контроля сложнопрофильных длинномерных деталей, содержащем основание с направляющими, установленные на основании два базовых опорных узла, один из которых неподвижный, а другой с возможностью перемещения параллельно направляющим, перемещающуюся вдоль детали каретку с кольцевым элементом, плоскость которого перпендикулярна направляющим, поворотное кольцо, расположенное соосно в кольцевом элементе, закрепленный на поворотном кольце датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали, установленный на кольцевом элементе датчик регистрации углового положения поворотного кольца и установленный на каретке датчик продольного по отношению к детали положения каретки, установлены на каретке с кольцевым элементом два датчика на основе плоских матричных фотоприемников, на которые направлены параллельные направляющим лучи, исходящие из установленного на основании источника лазерного излучения.The technical result in solving the problem is achieved by the fact that in the device for monitoring complex profile lengthy parts containing a base with guides, two basic support units installed on the base, one of which is stationary, and the other with the ability to move parallel to the guides, the carriage moving along the part with an annular an element whose plane is perpendicular to the guides, a rotary ring located coaxially in the annular element, mounted on a rotary ring, a sensor for registration of the radial coordinate of the surface points of the part, a sensor for detecting the angular position of the rotary ring mounted on the ring element and a sensor for longitudinal position of the carriage mounted on the carriage, two sensors based on flat matrix photodetectors directed parallel to the guiding rays are mounted on the carriage with the ring element emanating from a laser radiation source installed on the basis of.

Для контроля деталей с большим перепадом точек контура поверхности в радиальном направлении на поворотном кольце могут быть установлены измерительная пиноль с радиальным расположением оси и датчик положения измерительной пиноли в радиальном направлении, а датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали при этом установлен на измерительной пиноли.To control parts with a large difference in the points of the surface contour in the radial direction, a measuring pin with a radial axis and a position sensor for the measuring pin in the radial direction can be installed on the rotary ring, and a sensor for recording the radial coordinate of the points of the surface of the part can be mounted on the measuring pin.

На фиг. 1 показана схема конструктивного выполнения устройства для контроля сложнопрофильных длинномерных деталей; на фиг. 2 - вид устройства сверху; на фиг. 3 - вид устройства с радиальным сечением контролируемой детали; на фиг. 4 - вид устройства с радиальным сечением контролируемой детали с большим перепадом точек контура поверхности в радиальном направлении.In FIG. 1 shows a diagram of a structural embodiment of a device for monitoring complex profile lengthy parts; in FIG. 2 is a top view of the device; in FIG. 3 is a view of a device with a radial section of a controlled part; in FIG. 4 is a view of a device with a radial section of a controlled part with a large difference in the points of the surface contour in the radial direction.

Устройство для контроля сложнопрофильных длинномерных деталей содержит основание 1 с направляющими 2 для перемещения каретки 3 с кольцевым элементом 4 вдоль детали 5. На основании 1 установлены неподвижный базовый опорный узел 6, базовый опорный узел 7 с возможностью перемещения параллельно направляющим 2 и источник лазерного излучения 8. Два луча 9, исходящие из источника лазерного излучения 8, который может содержать два независимых лазерных излучателя или один с разделителем, направлены параллельно направляющим 2 на два датчика 10 на основе плоских матричных фотоприемников. Базовые опорные узлы 6 и 7 предназначены для установки детали 5. В кольцевом элементе 4 каретки 3, расположенном перпендикулярно направляющим 2, установлено соосно с ним поворотное кольцо 11. На поворотном кольце 11 закреплен датчик 12 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали 5. На кольцевом элементе 4 каретки 3 установлен датчик 13 регистрации углового положения поворотного кольца 11. На каретке 3 также установлен датчик 14 продольного по отношению к детали 5 положения каретки 3.A device for monitoring complex long sections contains a base 1 with guides 2 for moving the carriage 3 with an annular element 4 along the part 5. On the base 1 there is a fixed base support assembly 6, a basic support assembly 7 with the ability to move parallel to the guides 2 and the laser radiation source 8. Two beams 9 emanating from a laser source 8, which may contain two independent laser emitters or one with a splitter, are directed parallel to the guides 2 to two sensors 10 on the base planar array photodetectors. The basic support nodes 6 and 7 are designed to install parts 5. In the annular element 4 of the carriage 3, located perpendicular to the guides 2, a rotary ring 11 is mounted coaxially with it. A sensor 12 is mounted on the rotary ring 11 to record the radial coordinate of the points of the surface of the part 5. On the ring element 4 of the carriage 3 is equipped with a sensor 13 for recording the angular position of the rotary ring 11. On the carriage 3 also has a sensor 14 longitudinal with respect to the part 5 of the position of the carriage 3.

Датчик 12 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали может быть закреплен на измерительной пиноли 15, установленной вместе с датчиком 16 положения измерительной пиноли в радиальном направлении на поворотном кольце 11. Датчики 10, 12, 13, 14, 16 соединены с согласующим устройством 17, которое соединено кабелем с персональным компьютером 18. Причем связь датчиков осуществляется через соединительные устройства, функцию которых может выполнять гибкий кабель, токосъемник или беспроводное приемо-передающее устройство.The sensor 12 for detecting the radial coordinate of the points of the surface of the part can be mounted on the measuring pin 15 mounted together with the sensor 16 of the position of the measuring pin in the radial direction on the rotary ring 11. The sensors 10, 12, 13, 14, 16 are connected to a matching device 17, which connected by cable to a personal computer 18. Moreover, the sensors are connected through connecting devices, the function of which can be performed by a flexible cable, current collector or wireless transceiver.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Перед установкой контролируемой детали 5 каретку 3 с кольцевым элементом 4 отводят в крайнее положение к неподвижному базовому опорному узлу 6, а базовый опорный узел 7 перемещают параллельно направляющим 2 в положение соответствующее длине контролируемой детали 5 и необходимое для ее установки на базовые опорные узлы 6 и 7. После закрепления контролируемой детали 5 на базовых опорных узлах 6 и 7 производят измерение координат облака точек всей контролируемой поверхности детали. Для этого перемещают каретку 3 с кольцевым элементом 4 с заданным шагом, замеряемым датчиком 14 продольного по отношению к детали 5 положения каретки 3, и в каждом фиксированном положении каретки 3 производят с помощью датчика 12 регистрацию радиальной координаты точек поверхности детали 5 через заданный угловой шаг, замеряемый датчиком 13 регистрации углового положения поворотного кольца 11. При перемещении каретки 3 с кольцевым элементом 4 ее смещения в плоскости, перпендикулярной направляющим 2, возникающие из-за их непрямолинейности, регистрируются датчиками 10 на основе плоских матричных фотоприемников. Величины смещений определяются по расположению плоских матричных фотоприемников датчиков 10 относительно лучей 9, исходящих из установленного на неподвижном основании 1 источника лазерного излучения 8.Before installing the controlled part 5, the carriage 3 with the ring element 4 is taken to the extreme position to the fixed base support unit 6, and the basic support unit 7 is moved parallel to the guides 2 to the position corresponding to the length of the controlled part 5 and necessary for its installation on the basic support nodes 6 and 7 After fixing the controlled part 5 on the base support nodes 6 and 7, the coordinates of the point cloud of the entire controlled surface of the part are measured. To do this, move the carriage 3 with the annular element 4 with a predetermined step, measured by the sensor 14 of the longitudinal position of the carriage 3 with respect to the part 5, and in each fixed position of the carriage 3, the radial coordinates of the surface points of the part 5 are recorded using the specified angle step, measured by the sensor 13 for recording the angular position of the rotary ring 11. When moving the carriage 3 with the annular element 4, its displacements in the plane perpendicular to the guides 2, arising due to their non-linearity, register are sensed by sensors 10 based on flat matrix photodetectors. The magnitudes of the displacements are determined by the location of the flat matrix photodetectors of the sensors 10 relative to the rays 9 emanating from the laser radiation source 8 mounted on a fixed base 1.

При больших перепадах точек контура поверхности детали 5 в радиальном направлении датчик 12 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали может быть закреплен на измерительной пиноли 15, установленной вместе с датчиком 16 положения измерительной пиноли в радиальном направлении на поворотном кольце 11. При этом измерительную пиноль 15 с закрепленным на ней датчиком 12 для регистрации радиальной координаты точек перемещают в сторону детали 5 на расстояние, необходимое для обеспечения работы датчика 12 в пределах его рабочего диапазона. Причем величина перемещения измерительной пиноли 15 в радиальном направлении регистрируется датчиком 16 положения измерительной пиноли 15. Все данные, полученные от датчиков 10, 12, 13, 14, 16 передаются через согласующее устройство 17 на персональный компьютер 18, где производится их обработка с помощью программного обеспечения.With large differences in the points of the contour of the surface of the part 5 in the radial direction, the sensor 12 for recording the radial coordinates of the points of the surface of the part can be mounted on the measuring pin 15 mounted together with the sensor 16 for the position of the measuring pin in the radial direction on the rotary ring 11. In this case, the measuring pin 15 s a sensor 12 mounted on it to register the radial coordinates of the points is moved towards the part 5 by the distance necessary to ensure the operation of the sensor 12 within its working distance range. Moreover, the amount of movement of the measuring pin 15 in the radial direction is recorded by the sensor 16 of the position of the measuring pin 15. All data received from the sensors 10, 12, 13, 14, 16 is transmitted through a matching device 17 to the personal computer 18, where they are processed using software .

Использование двух лучей, исходящих из источника лазерного излучения параллельно направляющим устройства и направленных на установленные на каретке с кольцевым элементом датчики на основе плоских матричных фотоприемников, а также синхронная регистрация данных всех датчиков устройства на персональном компьютере, позволяют производить корректирование измеряемых координат точек поверхности с учетом значений линейных и угловых смещений каретки с кольцевым элементом в плоскости перпендикулярной направляющим, а значит, повысить точность контроля геометрических параметров сложнопрофильных длинномерных деталей. Кроме того, использование установленных на поворотном кольце измерительной пиноли с закрепленным на ней датчиком для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали и датчика положения измерительной пиноли в радиальном направлении позволяет производить контроль деталей с большим перепадом точек контура поверхности в радиальном направлении.The use of two rays emanating from the laser radiation source parallel to the device guides and directed to sensors mounted on a carriage with a ring element based on flat matrix photodetectors, as well as synchronous recording of data from all device sensors on a personal computer, allow the correction of the measured coordinates of surface points taking into account the values linear and angular displacements of the carriage with a ring element in the plane perpendicular to the guides, which means to increase accurately be the control of geometrical parameters slozhnoprofilnyh lengthy details. In addition, the use of a measuring pin mounted on a rotary ring with a sensor mounted on it to record the radial coordinate of the surface points of the part and a position sensor of the measuring pin in the radial direction allows parts to be controlled with a large difference in the points of the surface contour in the radial direction.

Claims

1. A device for monitoring complex, lengthy parts, comprising a base with rails, two basic support units installed on the base, one of which is stationary and the other with the ability to move parallel to the rails, a carriage moving along the part with an annular element, the plane of which is perpendicular to the rails, a rotary ring located coaxially in the annular element, mounted on a rotary ring, a sensor for recording the radial coordinates of the points of the surface of the part are installed on the ring element, a sensor for recording the angular position of the rotary ring and a sensor mounted on the carriage for a longitudinal position of the carriage relative to the part of the carriage, characterized in that on the carriage with the ring element there are two sensors based on flat array photodetectors, which are directed parallel to the guide rays emanating from the installed based on a laser source.

2. The device according to claim 1, characterized in that a measuring pin with a radial axis and a position sensor for the measuring pin in the radial direction are mounted on the rotary ring, and a sensor for recording the radial coordinate of the points of the surface of the part is mounted on the measuring pin.