RU182588U1 - PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE - Google Patents

PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU182588U1
RU182588U1 RU2017146286U RU2017146286U RU182588U1 RU 182588 U1 RU182588 U1 RU 182588U1 RU 2017146286 U RU2017146286 U RU 2017146286U RU 2017146286 U RU2017146286 U RU 2017146286U RU 182588 U1 RU182588 U1 RU 182588U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical meter
unit
product
geometric parameters
movable module
Prior art date
Application number
RU2017146286U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Пестерев
Юрий Владимирович Бочкарев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2017146286U priority Critical patent/RU182588U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU182588U1 publication Critical patent/RU182588U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2408Measuring 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

Полезная модель 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. Устройство контроля геометрических параметров поверхности изделия содержит оптический измеритель, установленный на углепластиковой консоли, механический подвижный модуль, узел управления. Механический подвижный модуль представлен рамой, узлом вертикального перемещения, платформой и узлом эксцентриситета, на котором установлена углепластиковая консоль. Последняя снабжена узлом микроперемещений оптического измерителя. Узел управления выполнен с возможностью синхронизации выходных сигналов и пространственного положения оптического измерителя и с возможностью обмена данными с внешним узлом вычислительной техники. Технический результат заключается в компенсации погрешностей, возникающих вследствие эксплуатационных условий при проведении измерений геометрических параметров поверхности изделия и особенностей конструкции изделия. 4 з.п. ф-лы; 4 ил.The utility model relates to the means of control and measuring equipment, namely to automated non-contact measuring devices for monitoring the geometric parameters of the surface profile, in particular pipe threads, lock couplings and similar products, including threads. The device for monitoring the geometric parameters of the surface of the product contains an optical meter mounted on a carbon fiber console, a mechanical movable module, a control unit. The mechanical movable module is represented by a frame, a vertical displacement unit, a platform and an eccentricity unit, on which a carbon fiber console is installed. The latter is equipped with a micromotor assembly of the optical meter. The control node is 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 node. The technical result consists in compensating for errors arising due to operating conditions when measuring the geometric parameters of the surface of the product and the design features of the product. 4 s.p. f-ly; 4 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Настоящая полезная модель 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.This utility model relates to measuring and measuring equipment, namely, automated non-contact measuring devices for monitoring the geometric parameters of a surface profile, in particular pipe threads, lock couplings and similar products, including threads. The invention can be used, in particular, in the metallurgical and oil and gas industry.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны различные технические решения, предназначенные для контроля геометрических параметров поверхности изделия, в частности, резьбы.The prior art various technical solutions designed to control the geometric parameters of the surface of the product, in particular 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 from the prior art, a device is disclosed for monitoring a threaded pipe section (Utility Model Patent RU 19915, publ. 10/10/2001). The device contains means for acquiring information, a scanning mechanism made in the form of a cylindrical pipe, a coordinate table. The scanning mechanism is made to rotate around a longitudinal axis. The coordinate table is made with the possibility of movement along the longitudinal axis of the controlled product. Means for collecting information are represented by semiconductor lasers and photodetector arrays.

Однако известное решение, в частности, не позволяет обеспечить всесторонних измерений 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 allow comprehensive measurements of the controlled product, since the movable elements of the device provide the movement of the means of information retrieval only around and along the longitudinal axis of the controlled 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 from the prior art, a device for scanning controlled objects is disclosed (patent for invention RU 2597147, publ. 09/10/2016). The device contains a sensor used to scan the controlled surface of the 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 also will not be able to provide comprehensive measurements of the controlled product due to the incomplete spatial movement of the sensor.

Наиболее близким к настоящей полезной модели 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.Closest to the present utility model for the purpose and combination of essential features is the technical solution disclosed in the patent for invention RU 2477453 (publ. 03/10/2013). The device for measuring the parameters of the thread contains a movable mechanical system, a laser proximity sensor, means for synchronizing the output signals of the sensor with the spatial position of the movable mechanical system and a computer. The laser proximity sensor is mounted on a mechanical system using a support. The mechanical system is configured to direct 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, to store images and analyze computer images to obtain quantitative information about such characteristics of the thread as bevel, seal diameter and ovality, approach, run, thread diameter, step along several pipe generators and step height.

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, the support according to the description is made of aluminum, which reduces the range of conditions in which the operation of the device is possible without reducing the reliability of the level of measurement error, on the basis of which the thread is monitored. Moreover, in the known device, the movement nodes allow you 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 compensate for measurement errors for products whose constructive design requires a finer setting of the exposure of the measuring sensor directly during the measurement process .

Раскрытие сущности полезной моделиUtility Model Disclosure

В основу настоящей полезной модели положена техническая задача повышения надежности контроля при проведении измерений геометрических параметров поверхности изделия, в частности, его внутренней и внешней резьбы.The present utility model is based on the technical task of increasing the reliability of control when measuring geometric parameters of the surface of a 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 due to operating conditions when measuring the geometric parameters of the surface of the product and the design features of the product.

Согласно полезной модели, 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 utility model, 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 that is configured to change the spatial position of the support with an optical meter, a control unit configured to synchronize output signals and spatial position of the optical meter and with the ability to exchange data with an external computer node, p and this mechanical movable unit is further provided with a node of the eccentricity, the support is represented carbon fiber console mounted on the eccentric assembly and provided with an optical node micromovings 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 equipped with a displacement sensor represented by an encoder.

В частности, механический подвижный модуль представлен рамой, выполненной с возможностью горизонтального перемещения на опорной плоскости, узлом вертикального перемещения, который установлен 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 supporting plane, a vertical movement unit that is mounted on the frame, a platform made with rotation and mounted 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 equipped with displacement sensors represented by encoders and mounted on each node, which is arranged to move or rotate.

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 настоящая полезная модель соответствует условию охраноспособности «Новизна».The set of essential features of the proposed solution compared to the prototype includes distinctive features, namely: the inclusion of an additional eccentricity unit in the mechanical mobile module, the support in the form of a carbon fiber console mounted on an eccentricity unit and equipped with a micromotion unit of the optical meter. Consequently, it can be assumed that the present utility model meets the eligibility condition “Novelty”.

Осуществление настоящей полезной модели возможно с использованием известных материалов и изделий. Следовательно, можно предположить, что настоящая полезная модель соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».The implementation of this utility model is possible using well-known materials and products. Therefore, it can be assumed that the present utility model meets the patentability condition “Industrial Applicability”.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Настоящая полезная модель проиллюстрирована следующими чертежами:This utility model is illustrated by the following drawings:

- на фиг. 1 представлена структурная схема устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия;- in FIG. 1 shows a structural diagram of a device for monitoring the geometric parameters of the surface of the product;

- на фиг. 2 представлено изображение в перспективе устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия;- in FIG. 2 is a perspective view of a device for monitoring geometric parameters of a surface of a product;

- на фиг. 3 представлено изображение сбоку устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия;- in FIG. 3 is a side view of a device for monitoring geometric parameters of a surface of a product;

- на фиг. 4 представлено изображение консоли с оптическим измерителем и устройством его микроперемещений.- in FIG. 4 is an image of a console with an optical meter and a device for its microdisplacement.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

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 monitoring the geometric parameters of the surface of the product is a comprehensive control and measuring tool designed for stationary use 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, lock couplings, 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, a 100% non-contact scanning of the thread surface with high accuracy is provided, all types of marriage are detected. The scan result is a cloud of points of the measured surface in absolute values with the required metrological characteristics, as well as geometric parameters according to the standard used in 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 633-80, API 5СТ 9ed, API 5В. 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 measurement object, the parameters of the thread according to the standards in the GOST and API system can act as controlled parameters: thread pitch, profile height, tilt angles of the sides of the profile, radius of curvature of the tip of the profile, radius of curvature of the cavity of the profile, angle inclination, taper, diameter of the cylindrical recess, angle of the chamfer, interference fit on the threaded gauge, perpendicularity of the end face of the coupling relative to the axis of the thread, alignment, difference in thread diameter (ovality), profile shape In accordance with GOST 633-80, API 5CT 9ed, API 5B. These standards provide a list of parameters that are mandatory for measurement for the reliable operation of compounds of this type, 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 from contamination, rust, and the like 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 joints include: lack of a thread tip, scratches and nicks on the slopes of the profile, thread rupture, mismatch of taper and average diameter, misalignment, 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 device’s local network connects the optical meter 1, the signal reception board of the displacement sensors 3, the motor control board 4 and the control node 5. The interaction of these nodes is provided by the Ethernet communication line 2 via protocols from the TCP / IP stack. The control unit 5 is configured to interact with an external computer node, for example, a computer or a local area network of an automated process control system (ACS TP) of workshop 6. The signal reception 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 a power source 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 профиля поверхности или теневыми двумерными датчиками.Data collection on the test object 10 is carried out by an optical meter 1, which includes a laser source 11, a matrix 12, a lens 13, a light filter 14. Depending on the type of surface being monitored, the optical meter 1 can be represented by optoelectronic surface profile sensors 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:The control unit 5 is configured to receive data about the object of control from an external node of computer technology 6. The received data, in particular, may include:

- таблицу допусков на измеряемые параметры;- table of tolerances for the measured parameters;

- типоразмер/диаметр резьбового соединения;- size / diameter of the threaded connection;

- флаг запроса измерения соосности муфты;- flag for measuring the alignment of the coupling;

- маску раздельного измерения для контроля фасонных изделий.- mask of separate measurement for the control of shaped products.

На фиг. 2 представлено изображение устройства контроля геометрических параметров поверхности изделия.In FIG. 2 shows an image of a device for monitoring the geometric parameters of the surface of a product.

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 mounted on the supporting plane 15, the role of which is played by an optical table made according to the principle of a cellular structure. This table provides sufficient flatness, allows you to set the necessary mechanisms and components using the base holes, and also allows you to perform additional holes without the application of 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 использовано 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 displacement assembly 17, a platform 18, and an eccentricity assembly 19. The frame 16 is mounted on a supporting plane 16, and is arranged to move horizontally relative to the reference plane in the rails 20. A vertical displacement assembly 17 is mounted on the frame 16. To carry out the movement of movable elements, either linear motors or a drive consisting of a ball screw pair and a motor (servomotor or stepper motor) can be used. The device also uses precision guides that exclude axial backlash when moving. Feedback on the magnitude of the 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 circuit 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, are used.

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 performed on a single bearing, the outer ring of which is mounted on the vertical displacement assembly 17, and the eccentricity assembly 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 pre-assembled needle clips rollers and groups of coaxial cylindrical rollers. The seat ring and shaft ring have machined, evenly distributed holes and screws. The specified bearing has a high load capacity in the axial and radial direction, high bending stiffness and high accuracy. The platform 18 is equipped with a pulley 21 for a belt drive. An engine with a drive pulley and a tensioner pulley is mounted on the drive part. V-ribbed belts 22 are used having high reliability. Additionally, the platform is equipped with an incremental feedback sensor.

Узел эксцентриситета 19 выполнен на специальной несущей пластине, которая крепится на внутренне кольцо подшипника платформы 18 и 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 градусов, 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 mounted on the inner ring of the bearing of the platform 18 and the movable plate. The movement of the movable plate is provided by transmitting torque from the stepper motor to the gear wheel, which is engaged with the gear rack. The tooth arrangement is made at an angle of 45 degrees, which minimizes possible backlashes. The movable plate is based on a pair of rails with preloaded ball carriages. 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. 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 переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных смол. Материал отличается высокой прочностью, жесткостью 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 23 is attached to the movable plate of the eccentricity assembly by means of an end coupling. This node is the most responsible in the system. The console has high demands on bending and thermal expansion. The console consists of two carbon fiber pipes made in the form of a coaxial glued structure. One pipe is concentric in the other pipe. Pipes are fixed to each other by end fasteners with glue. On the other hand, an optical meter 1 with a microdisplacement unit 24 is attached to the coaxial structure. Carbon-plastic pipes are pipes made of a polymer composite material of interwoven carbon fiber strands located in a matrix of polymer resins. The material is characterized by high strength, rigidity and low weight, much stronger than steel, but much lighter. Given the length of the console, the limited operating temperature range and the required accuracy, we can conclude that the console will give an error tending to 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 поэтому 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 working range of the sensor and compensates for the inherent taper of the pipe thread surface. The unit is located on the free end of the coaxial pipe structure, consists of two microrails with cross-type sliders, a precision motor with a gearbox, and an encoder incremental encoder, the output of which is connected directly to optical meter 1. Data from the encoder are combined with the output signals of optical meter 1 in real time by means of the control unit 5. The unit of micromotion 24 during operation of the device is constantly in a pre-loaded state, and therefore is performed more accurately than with posing a mechanical movable module. The weight carried by the assembly 24 (the weight of the optical meter) is incomparably less than the weight of the entire console. These design solutions make it possible to keep possible backlash at the level of 1 micron.

Устройство работает следующим образом. 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 device operates as follows. The cycle of setting the device for the pipe size consists in obtaining the pipe diameter from the ACS system of the workshop. Next, the control unit 6 calculates the desired position of the axis of rotation of the console 23 and the size of the eccentricity. The mechanical movable module goes into a preliminary position. The required eccentricity is set. The brake mechanism engages. The optical meter 1 moves to the end of the pipe, when the pipe is located, it makes one revolution, determines the discrepancy in the X and Y coordinates and gives the command to adjust the spatial position. The result of this operation is the exact coaxial position of the pipe and 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 this operation, the main measurement cycle begins. Moreover, the device provides simultaneous movement of the optical meter deep into the pipe and its rotation. The rotation step and the movement step are selected so that the scanning takes place in a spiral, with each next step capturing a part of the surface scanned during the previous rotation. The engines are controlled using the software installed on the control unit 5. Therefore, if 100% control of the thread surface is not required, the device can be switched to another scanning mode: with a large rotation step or to the mode of measuring over sections.

Результатом работы устройства является получение облака точек контролируемой поверхности изделия в абсолютных координатах с требуемыми метрологическими характеристиками.The result of the operation of the device 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 an instantaneous surface profile that is in the working range of the optical meter 1. Additional information (information about the spatial position of the meter 1 relative to the zero coordinate system of the device) comes from encoders that are installed on all moving nodes of the mechanical movable module.

После проведения контроля узел управления 5 передает на внешний узел вычислительной техники 6, в частности, следующие данные:After the control, the control unit 5 transmits to the external node of the computing equipment 6, in particular, the following data:

- результаты измерения геометрических параметров поверхности изделия;- results of measuring the geometric parameters of the surface of the product;

- таблицу допускного контроля параметров резьбы, содержащую- a table of tolerance control of thread parameters containing

- флаги «годен/брак» для каждого параметра резьбы;- Flags "expiration / reject" for each thread parameter;

- массив точек измеренных сечений;- an array of points of measured sections;

- флаг наличия сколов резьбы;- flag of the presence of chipped threads;

- таблицу результатов измерения внутреннего диаметра;- a table of the results of measuring the inner diameter;

- таблицу результатов измерения внешнего диаметра в характерных сечениях;- a table of the results of measuring the external diameter in characteristic sections;

- результат измерения толщины стенки с флагом допуска;- the result of measuring the wall thickness with a tolerance flag;

- таблицу флагов допускного контроля калибровки измерительных каналов стенда;- a table of flags of the access control calibration of the measuring channels of the stand;

- сигнал результатов самоконтроля измерительной системы.- a signal of the results of the self-monitoring of the measuring system.

Таким образом, использование настоящей полезной модели при контроле геометрических параметров поверхности изделий позволяет компенсировать погрешности, возникающих 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 this utility model for monitoring the geometric parameters of the surface of the product allows you to compensate for errors that occur due to operating conditions and the actual design (including possible defects) of the product, which is the object of control. This solves the problem of increasing the reliability of control when measuring geometric parameters of the surface of the product.

Claims (5)

1. Устройство контроля геометрических параметров поверхности изделия, содержащее 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, отличающееся тем, что механический подвижный модуль дополнительно снабжен узлом эксцентриситета, опора представлена углепластиковой консолью, установленной на узел эксцентриситета и снабженной узлом микроперемещений оптического измерителя.1. A device for monitoring the geometric parameters of the surface of the product containing an optical meter mounted on a support, a mechanical movable module that is configured to change the spatial position of the support with an optical meter, a control unit configured to synchronize output signals and the spatial position of the optical meter and with data exchange with an external computer node, characterized in that the mechanical movable module is additionally equipped the eccentricity unit, the support is represented by a carbon-fiber console mounted on the eccentricity unit and equipped with a microdisplacement unit of the optical meter. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптический измеритель может быть представлен двумерным оптоэлектронным датчиком.2. The device according to claim 1, characterized in that the optical meter can be represented by a two-dimensional optoelectronic sensor. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел микроперемещений оптического измерителя снабжен датчиком перемещения, представленным энкодером.3. The device according to claim 1, characterized in that the micro-displacement unit of the optical meter is equipped with a displacement sensor provided by an encoder. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механический подвижный модуль представлен рамой, выполненной с возможностью горизонтального перемещения на опорной плоскости, узлом вертикального перемещения, который установлен на названной раме, платформой, выполненной с возможностью вращения и установленной на узле вертикального перемещения.4. The device according to claim 1, characterized in that the mechanical movable module is represented by a frame made with the possibility of horizontal movement on a supporting plane, a vertical movement unit that is mounted on the said frame, a platform made with rotation and mounted on the vertical movement unit. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механический подвижный модуль снабжен датчиками перемещения, представленными энкодерами и установленными на каждом узле, который выполнен с возможностью перемещения или вращения.5. The device according to claim 1, characterized in that the mechanical movable module is equipped with displacement sensors provided by encoders and installed on each node, which is made with the possibility of movement or rotation.
RU2017146286U 2017-12-27 2017-12-27 PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE RU182588U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146286U RU182588U1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146286U RU182588U1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU182588U1 true RU182588U1 (en) 2018-08-23

Family

ID=63255499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017146286U RU182588U1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU182588U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695599C1 (en) * 2018-10-26 2019-07-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of controlling geometrical parameters of thread
RU192117U1 (en) * 2019-04-24 2019-09-04 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Device for measuring the geometric parameters of cylindrical products

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695599C1 (en) * 2018-10-26 2019-07-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of controlling geometrical parameters of thread
RU192117U1 (en) * 2019-04-24 2019-09-04 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Device for measuring the geometric parameters of cylindrical products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3392609B1 (en) Optical detecting apparatus for detecting a degree of freedom error of a spindle and a detecting method thereof
CN102538700B (en) Helical Rotor Profile Error Measuring Instrument
CN102322796B (en) Laser detection device and method for gear parameters
CN203981405U (en) A kind of servomotor and harmonic wave speed reducing machine comprehensive test platform
CN113970299B (en) A device for high-precision vertical measurement of the outline of a slender part
CN112033303B (en) Device for measuring roundness and straightness of deep hole
CN205941401U (en) Curved surface part surface profile harms analytical equipment
CN115854887B (en) Distance measuring mechanism and method
RU182588U1 (en) PRODUCT SURFACE GEOMETRIC CONTROL DEVICE
CN105737734A (en) Laser tacking measurement system taking standard ball as reflecting device
JP2001157951A (en) Shape accuracy measuring device by sequential two-point method and laser displacement meter interval measuring method for shape accuracy measurement by sequential two-point method
CN1143744A (en) Laser aiming measuring system and method for ID and OD of large workpiece
CN115388771B (en) Ultra-precise shape and position error measuring instrument based on reflector measuring head integrated design
EA035636B1 (en) Device for control of geometric parameters of a product surface
CN107339967B (en) Roundness measuring instrument
CN115493545A (en) Measuring device and method for straightness error of guide rail mounting surface
CN114198614A (en) Photoelectric turntable suitable for automatic calibration of parallelism of optical axes of infrared and visible light cameras
CN219511467U (en) Three-dimensional axis motion trajectory measurement device
CN119573555A (en) An on-site measurement method for the shape and position tolerance of large-size annular parts
CN218329806U (en) Measuring equipment for shape error of inner hole of part
CN113804436B (en) Method for improving rotation angle detection precision of robot joint speed reducer testing equipment
CN115435688B (en) Automatic assembly and adjustment device and method for antenna base reducer
CN117537728A (en) Method for rapidly detecting surface size of revolving body
Gao et al. Self-calibration and compensation of setting errors for surface profile measurement of a microstructured roll workpiece
CN111360584A (en) Large-size revolving body workpiece surface detection device and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20181228

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20220203