RU2270979C2 - Device for determination of inner surface contour of object - Google Patents
Device for determination of inner surface contour of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2270979C2 RU2270979C2 RU2003121571/28A RU2003121571A RU2270979C2 RU 2270979 C2 RU2270979 C2 RU 2270979C2 RU 2003121571/28 A RU2003121571/28 A RU 2003121571/28A RU 2003121571 A RU2003121571 A RU 2003121571A RU 2270979 C2 RU2270979 C2 RU 2270979C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- reflectors
- laser
- mirror
- profile
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения профиля поверхности с помощью лазерного излучения.The invention relates to measuring equipment, and in particular to devices for determining the surface profile using laser radiation.
Известно устройство для измерения параметров внутренней поверхности трубопровода, использующее триангуляционный принцип и состоящее из источника излучения, отклоняющего зеркала и детектора. Плоскость зеркала составляет с оптической осью источника угол 45°, а ось вращения зеркала совпадает с оптической осью источника (1). Формируемый источником зондирующий световой луч падает на зеркало, которое отклоняет его на поверхность трубопровода. Отраженный луч падает на зеркало и, отражаясь от него, регистрируется детектором. Вращение зеркала позволяет осуществить сканирование зондирующего луча и получить информацию о профиле поверхности трубопровода в данном сечении. Перемещая источник излучения вдоль оси трубопровода, можно определить параметры внутренней поверхности трубопровода (диаметр, топологию).A device for measuring the parameters of the inner surface of the pipeline using the triangulation principle and consisting of a radiation source, a deflecting mirror and a detector. The plane of the mirror makes an angle of 45 ° with the optical axis of the source, and the axis of rotation of the mirror coincides with the optical axis of the source (1). The probing light beam formed by the source hits a mirror, which deflects it onto the surface of the pipeline. The reflected beam falls on the mirror and, reflected from it, is recorded by the detector. The rotation of the mirror allows you to scan the probe beam and obtain information about the profile of the surface of the pipeline in this section. By moving the radiation source along the axis of the pipeline, it is possible to determine the parameters of the internal surface of the pipeline (diameter, topology).
Известна электронно-оптическая система для определения профиля, содержащая источник лазерного излучения, зеркало, снабженное шаговыми двигателями, подключенными к компьютеру для вращения зеркала в двух, взаимно ортогональных плоскостях, и фотоприемник отраженного от измеряемой поверхности лазерного луча (2).A known electron-optical system for determining the profile, containing a laser radiation source, a mirror equipped with stepper motors connected to a computer to rotate the mirror in two mutually orthogonal planes, and a photodetector of the laser beam reflected from the measured surface (2).
Известное устройство работает следующим образом. Вырабатываемый лазерным источником луч направляется на зеркало, которое, вращаясь в двух плоскостях, проецирует его на измеряемую поверхность. Отраженный от поверхности луч поступает на зеркало и регистрируется фотодетектором. Измеряемая величина определяется по углу поворота шагового двигателя.The known device operates as follows. The beam generated by the laser source is directed onto the mirror, which, rotating in two planes, projects it onto the measured surface. The beam reflected from the surface enters the mirror and is recorded by a photo detector. The measured value is determined by the angle of rotation of the stepper motor.
Недостатком известного устройства является следующее.A disadvantage of the known device is the following.
Использование в качестве средств перемещения зеркала шаговых двигателей, даже при относительно высокой точности шага - 3 мрад на один импульс, вырабатываемый компьютером, приводит на больших расстояниях между зеркалом и диагностируемой поверхностью к измерительной ошибке, которой нельзя пренебрегать. Использование одного зондирующего луча на поверхности объекта и «точечного» фотоприемника существенно снижает скорость измерений.The use of stepper motors as a means of moving the mirror, even with relatively high step accuracy of 3 mrad per pulse generated by a computer, results in a measurement error at large distances between the mirror and the diagnosed surface, which cannot be neglected. The use of a single probe beam on the surface of an object and a “point” photodetector significantly reduces the measurement speed.
Кроме того, при регистрации отраженного луча посредством «точечного» фотоприемника возможны ошибки измерения, связанные с уходом элементов измерительной системы, например, зеркала, или измеряемого объекта, из заданного положения.In addition, when registering the reflected beam by means of a “point” photodetector, measurement errors are possible associated with the departure of the elements of the measuring system, for example, a mirror, or a measured object from a given position.
В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрано устройство для определения профиля внутренней поверхности объекта цилиндрической конфигурации, включающее основание, на котором на общей оси, совпадающей с осью объекта, установлены два лазера и расположенные напротив них конусообразные отражатели, снабженные средствами для вращения на 360°, средства перемещения платформы по оси объекта и приемник отраженного от измеряемой поверхности отраженного луча, выполненный виде камеры (3).As a prototype of the claimed technical solution, a device was selected for determining the profile of the inner surface of an object of cylindrical configuration, including a base on which two lasers are installed on a common axis coinciding with the axis of the object, and cone-shaped reflectors located opposite them, equipped with means for 360 ° rotation, means moving the platform along the axis of the object and the receiver of the reflected beam reflected from the measured surface, made in the form of a camera (3).
Известное устройство работает следующим образом. Лазеры излучают в противоположных направлениях лучи, лежащие в одной плоскости и падающие на конусообразные отражатели, которые направляют лучи на измеряемую поверхность объекта, в результате чего лучи пересекаются на поверхности в одной точке. Падение двух лучей на поверхность объекта под различными углами позволяет лучше выявить топологию поверхности и, тем самым, повысить точность измерения ее профиля.The known device operates as follows. Lasers emit in opposite directions rays lying in the same plane and incident on cone-shaped reflectors that direct the rays onto the measured surface of the object, as a result of which the rays intersect on the surface at one point. The incidence of two rays on the surface of an object at different angles makes it possible to better identify the topology of the surface and, thereby, increase the accuracy of measuring its profile.
Вращение отражателей обеспечивает перемещение лучей по поверхности объекта в радиальном направлении и формирование линии сканирования. Отраженный сигнал регистрируется видеокамерой.The rotation of the reflectors provides the movement of the rays on the surface of the object in the radial direction and the formation of the scan line. The reflected signal is recorded by the camcorder.
Недостатком известного устройства является фиксированное положение конических отражателей на горизонтальной оси объекта и, соответственно, фиксированный угол падения лазерных лучей на измеряемую поверхность, что не позволяет осуществлять с высокой точностью измерение профиля поверхности, характеризующейся развитой микротопологией, так как в этом случае требуется направлять зондирующие лучи на поверхность объекта под различными углами.A disadvantage of the known device is the fixed position of the conical reflectors on the horizontal axis of the object and, accordingly, the fixed angle of incidence of the laser beams on the measured surface, which does not allow high-precision measurement of the surface profile, characterized by developed microtopology, since in this case it is necessary to direct the probe rays to object surface at various angles.
Кроме того, время, требуемое для формирования линии сканирования, определяется временем полного оборота отражателя на 360°. Это снижает оперативность измерений.In addition, the time required to form the scan line is determined by the time of a full revolution of the reflector 360 °. This reduces the efficiency of measurements.
Задача, решаемая изобретением, - повышение точности и оперативности измерения профиля внутренней поверхности объекта.The problem solved by the invention is to increase the accuracy and efficiency of measuring the profile of the inner surface of the object.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для определения профиля внутренней поверхности объекта, включающем лазер, отражатели, связанные с механизмом вращения, и приемник отраженного от поверхности объекта лазерного луча, между лазером и отражателями расположен расщепитель лазерного луча, а отражатели выполнены в виде двух зеркал, симметрично установленных на механизме вращения, снабженном средствами для углового сканирования зеркал относительно оси упомянутого механизма.This problem is solved in that in the device for determining the profile of the inner surface of the object, including the laser, reflectors associated with the rotation mechanism, and the receiver of the laser beam reflected from the surface of the object, a laser beam splitter is located between the laser and reflectors, and the reflectors are made in the form of two mirrors symmetrically mounted on a rotation mechanism equipped with means for angular scanning of mirrors relative to the axis of said mechanism.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображено заявляемое устройство.The invention is illustrated in the drawing, which shows the inventive device.
Устройство для определения профиля внутренней поверхности объекта включает лазер 1, расщепитель лазерного пучка, содержащий полупрозрачное зеркало 2 и направляющие зеркала 3, 4, 5; рабочие зеркала 6 и 7, установленные симметрично на механизме вращения, выполненном в виде двигателя 8, вал которого связан с зеркалами 6 и 7. Средства углового перемещения зеркал относительно оси Z механизма вращения, совпадающей с направлением распространения луча, вырабатываемого лазером 1, реализованы в выполнении в виде установленного на оси вала 8 соленоида 9. Приемник 10 отраженного от поверхности объекта 11 лазерного излучения выполнен, например, в виде фотолинейки приборов с зарядовой связью.A device for determining the profile of the inner surface of an object includes a laser 1, a laser beam splitter, comprising a translucent mirror 2 and guide mirrors 3, 4, 5; working mirrors 6 and 7 mounted symmetrically on the rotation mechanism made in the form of an engine 8, the shaft of which is connected to the mirrors 6 and 7. Means for angular movement of the mirrors relative to the Z axis of the rotation mechanism, which coincides with the direction of propagation of the beam generated by the laser 1, are implemented in the form of a solenoid 9 mounted on the axis of the shaft 8. The receiver 10 of the laser radiation reflected from the surface of the object 11 is made, for example, in the form of a photo-line of charge-coupled devices.
Устройство работает следующим образом. Лазер 1 вырабатывает коллимированный пучок света, который падает на полупрозрачное зеркало 2. Часть лазерного излучения отражается от зеркала 2 и посредством зеркала 3 направляется на рабочее зеркало 7; оставшаяся часть излучения посредством зеркал 4 и 5 направляется на рабочее зеркало 6. Падающие на поверхность зеркал 6 и 7 под равными углами лучи отражаются от них и формируют на поверхности объекта 11 зондирующие пятна малого диаметра, лежащие в плоскости, перпендикулярной оси Z. Посредством двигателя 8 осуществляется синхронный поворот зеркал 6 и 7 на 180° и, соответственно, сканирование лучей по поверхности объекта 11. Изображение замкнутой круговой линии проектируется на поверхность приемника 10. Для измерения профиля некоторой области как локально - в окрестности зондируемой точки, так и на большем расстоянии посредством соленоида 9 осуществляется изменение угла наклона зеркал 6 и 7 относительно оси Z. Это приводит к изменению углов наклона зондирующих лучей относительно поверхности объекта и позволяет с более высокой точностью измерить его микротопологию.The device operates as follows. The laser 1 generates a collimated beam of light that incident on the translucent mirror 2. A part of the laser radiation is reflected from the mirror 2 and is directed through the mirror 3 to the working mirror 7; the rest of the radiation is directed through the mirrors 4 and 5 to the working mirror 6. The rays incident on the surface of the mirrors 6 and 7 at equal angles are reflected from them and form probing spots of small diameter on the surface of the object 11, lying in a plane perpendicular to the Z axis. By means of the engine 8 synchronously rotate mirrors 6 and 7 through 180 ° and, accordingly, scan the rays along the surface of the object 11. An image of a closed circular line is projected onto the surface of the receiver 10. To measure the profile of a certain region as locally - in the vicinity of the probed point, and at a greater distance by means of solenoid 9, the angle of inclination of the mirrors 6 and 7 relative to the Z axis is changed. This leads to a change in the angle of inclination of the probe rays relative to the surface of the object and allows its microtopology to be measured with higher accuracy.
Использование двух зеркал позволяет сформировать линию сканирования за время, равное 1/2Т, где Т - время полного оборота зеркал вокруг своей оси, что существенно ниже времени, требуемого для формирования линии сканирования в устройстве - прототипе.Using two mirrors allows you to create a scan line for a time equal to 1 / 2T, where T is the time of full revolution of the mirrors around its axis, which is significantly lower than the time required to form a scan line in the prototype device.
Таким образом, по сравнению с устройством - прототипом заявляемое устройство для измерения профиля внутренней поверхности объекта имеет более высокую точность и оперативность измерений.Thus, in comparison with the prototype device, the inventive device for measuring the profile of the inner surface of the object has a higher accuracy and efficiency of measurements.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Патент ФРГ № 4206608, кл. G 01 B 11/12, 1993 г.1. The patent of Germany No. 4206608, class. G 01 B 11/12, 1993
2. Патент США № 4300836, кл.356/376, 1981 г.2. US patent No. 4300836, CL 356/376, 1981
3. Патент Великобритании № 2094470, кл. G 01 B 11/24, 1981 г. (прототип).3. UK patent No. 2094470, CL G 01 B 11/24, 1981 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003121571/28A RU2270979C2 (en) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | Device for determination of inner surface contour of object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003121571/28A RU2270979C2 (en) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | Device for determination of inner surface contour of object |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003121571A RU2003121571A (en) | 2005-01-10 |
| RU2270979C2 true RU2270979C2 (en) | 2006-02-27 |
Family
ID=34881671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003121571/28A RU2270979C2 (en) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | Device for determination of inner surface contour of object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2270979C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2506538C1 (en) * | 2012-07-04 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Си Тех" | Laser device for measurements with higher accuracy |
| RU2584370C2 (en) * | 2012-06-19 | 2016-05-20 | Открытое акционерное общество "Государственный специализированный проектный институт" ОАО "ГСПИ" | Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface |
| RU2606901C2 (en) * | 2012-08-10 | 2017-01-10 | Смс Груп Гмбх | Method and device for pipe internal dimensions optical measurement |
| RU2634873C2 (en) * | 2012-03-02 | 2017-11-07 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Device and method for determining internal profiles of hollow devices |
| RU2677416C1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-01-16 | Михаил Викторович Яковлев | Method for determining the verticality of an extended structure |
-
2003
- 2003-07-11 RU RU2003121571/28A patent/RU2270979C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2634873C2 (en) * | 2012-03-02 | 2017-11-07 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Device and method for determining internal profiles of hollow devices |
| RU2584370C2 (en) * | 2012-06-19 | 2016-05-20 | Открытое акционерное общество "Государственный специализированный проектный институт" ОАО "ГСПИ" | Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface |
| RU2506538C1 (en) * | 2012-07-04 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Си Тех" | Laser device for measurements with higher accuracy |
| RU2606901C2 (en) * | 2012-08-10 | 2017-01-10 | Смс Груп Гмбх | Method and device for pipe internal dimensions optical measurement |
| RU2677416C1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-01-16 | Михаил Викторович Яковлев | Method for determining the verticality of an extended structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003121571A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5016245B2 (en) | Measurement system for determining the six degrees of freedom of an object | |
| JP3169082B2 (en) | Distance measuring device | |
| JP6767107B2 (en) | Angle detector and surveying device | |
| US20220276354A1 (en) | Rotating pyramidal mirror | |
| CN111580127B (en) | Mapping system with rotating mirror | |
| CN111257848B (en) | Large field of view measurement device for LIDAR | |
| RU2270979C2 (en) | Device for determination of inner surface contour of object | |
| US6285451B1 (en) | Noncontacting optical method for determining thickness and related apparatus | |
| JPH11271448A (en) | Calibration device for laser range finder and laser distance measuring apparatus equipped with it | |
| JP2001183117A (en) | Instrument and method for measuring surface shape | |
| US5978089A (en) | Non-contact method for measuring the shape of an object | |
| KR940003916B1 (en) | Optical type surface-contour measuring device | |
| CN113534190B (en) | Three-dimensional laser radar imaging system and method based on double optical wedges | |
| KR20070015267A (en) | Light displacement measuring apparatus | |
| US6147746A (en) | Process for optical measurement of relative angles | |
| RU112756U1 (en) | DEVICE FOR LASER TRIANGULATION | |
| JPH10339605A (en) | Optical range finder | |
| JP2000162307A (en) | Laser tracking apparatus for locating position of reactor vessel-inspecting robot | |
| JPS62502421A (en) | Equipment for orienting, inspecting and/or measuring two-dimensional objects | |
| JP7149478B2 (en) | Distance measuring device and its control method | |
| JPH0626841A (en) | One-dimensional scanning type surface displacement meter | |
| SU1529038A1 (en) | Device for measuring complex surface | |
| JPH0357914A (en) | Optical probe | |
| JPS5932723B2 (en) | Object surface defect detection device | |
| KR20230084735A (en) | Broadband spectrum meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20050125 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20050309 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060712 |