RU2460036C2 - Method and measuring device for contactless determination of spatial form of structural elements - Google Patents
Method and measuring device for contactless determination of spatial form of structural elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460036C2 RU2460036C2 RU2010117017/28A RU2010117017A RU2460036C2 RU 2460036 C2 RU2460036 C2 RU 2460036C2 RU 2010117017/28 A RU2010117017/28 A RU 2010117017/28A RU 2010117017 A RU2010117017 A RU 2010117017A RU 2460036 C2 RU2460036 C2 RU 2460036C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring device
- measuring
- structural element
- light
- plug
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу бесконтактного определения пространственной формы конструктивных элементов, в частности изогнутых труб, проволоки, пруткового материала, заготовок, листового металла или подобных элементов согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также к измерительному устройству для осуществления этого способа согласно ограничительной части п.16 формулы изобретения.The invention relates to a method for non-contact determination of the spatial shape of structural elements, in particular bent pipes, wire, rods, blanks, sheet metal or similar elements according to the restrictive part of claim 1 of the invention, and also to a measuring device for implementing this method according to the restrictive part of .16 claims.
Согласно известным способам, определение пространственной формы или очертания, например изогнутых труб, осуществляют вручную, вне машин для их обработки, в закрепленном положении на так называемых трехмерных измерительных столах. Измерение контролируемого изделия выполняют при помощи известных трехмерных измерительных систем, а именно посредством механического щупа или считывающей головки, работающей с лазерной линией наводки. Применяются также простые инфракрасные световые затворы. Обе считывающие системы механически соединены с измерительным рычагом, который определяет координаты относительно измерительного стола. Трехмерные координаты Х-Y-Z определяются при помощи механизма осей (так называемого измерительного рычага), содержащего датчики угловых перемещений с отсчетом в приращениях, в сочетании с персональным компьютером.According to known methods, the determination of the spatial shape or shape, for example bent pipes, is carried out manually, outside the machines for processing them, in a fixed position on the so-called three-dimensional measuring tables. The measurement of the controlled product is carried out using well-known three-dimensional measuring systems, namely by means of a mechanical probe or reading head, working with a laser pick-up line. Simple infrared light shutters are also used. Both reading systems are mechanically connected to the measuring arm, which determines the coordinates relative to the measuring table. Three-dimensional coordinates X-Y-Z are determined using the axis mechanism (the so-called measuring lever), containing angular displacement sensors with a count in increments, in combination with a personal computer.
Известна также подача данных, полученных при измерении, например в трубогибочную машину, с соответствующими изменениями номинальных значений угла гибки. Правда при этом предусмотрен лишь выборочный контроль с последующим изменением угла гибки, а измерения выполняют, как правило, лишь в единичных случаях или на количестве изделий, установленному заказчиком заранее в объеме соответствующей партии.It is also known to supply data obtained by measurement, for example, into a pipe bending machine, with corresponding changes in the nominal values of the bending angle. True, in this case, only selective control is provided with a subsequent change in the bending angle, and measurements are performed, as a rule, only in isolated cases or on the number of products set by the customer in advance in the volume of the corresponding batch.
В основе настоящего изобретения лежит задача предложить способ, при помощи которого, с одной стороны, возможен обширный контроль конструктивных элементов, преимущественно изогнутых конструктивных элементов, непосредственно на машине, преимущественно на гибочной машине, с непрерывной адаптацией номинальных значений (адаптивный контур регулирования), а с другой стороны, возможно также индивидуальное определение пространственной формы или пространственного очертания, преимущественно так называемых эталонных деталей или опытных образцов, чтобы можно было передать данные, соответствующие их форме, на обрабатывающую машину. Для этого должно быть также создано соответствующее измерительное устройство, которое, кроме того, можно использовать для контроля качества продукции текущего производства, например, изогнутых труб.The basis of the present invention is to propose a method by which, on the one hand, extensive control of structural elements, mainly curved structural elements, is possible directly on the machine, mainly on a bending machine, with continuous adaptation of the nominal values (adaptive control loop), and on the other hand, it is also possible to individually determine the spatial form or spatial shape, mainly of the so-called reference parts or experimental images so that it is possible to transfer data corresponding to their form to a processing machine. For this, an appropriate measuring device must also be created, which, in addition, can be used to control the quality of products of current production, for example, bent pipes.
В отношении способа, указанная задача согласно изобретению решается тем, что каждый конструктивный элемент последовательно освещают вдоль его очертания по меньшей мере одним источником света, а образованные конструктивным элементом тени обнаруживают по меньшей мере одним светоприемником и тем самым инициируют анализ результатов измерений.In relation to the method, this task according to the invention is solved in that each structural element is sequentially illuminated along its outline with at least one light source, and the shadows formed by the structural element are detected by at least one light detector and thereby initiate the analysis of the measurement results.
Согласно изобретению, особенно целесообразно последовательно освещать каждый конструктивный элемент вдоль его очертания по обеим сторонам по меньшей мере одним источником света, и одновременно обнаруживать образованные конструктивным элементом тени по обеим сторонам по меньшей мере одним светоприемником.According to the invention, it is especially advisable to sequentially illuminate each structural element along its outline on both sides with at least one light source, and at the same time detect shadows formed by the structural element on both sides of at least one light receiver.
Также целесообразно, чтобы по меньшей мере один источник света и соответствующий ему по меньшей мере один светоприемник были интегрированы в плечи измерительной вилки, причем во время измерительного процесса с помощью плеч вилки, охватывающих конструктивный элемент без контакта с ним производят измерения вдоль очертания конструктивного элемента.It is also advisable that at least one light source and at least one light detector corresponding thereto be integrated into the arms of the measuring plug, and during the measuring process, using the arms of the plug covering the structural element without making contact with it, measure along the outline of the structural element.
Особенно выгодно способ может быть реализован при помощи измерительной вилки, перемещаемой вручную или на измерительном рычаге, а именно для определения пространственных данных конструктивного элемента, измерительную вилку непрерывно перемещают, при помощи измерительного рычага или без него, над измеряемым изделием, без смещения от него. В результате определяют геометрические данные изделия, точнее говоря, его среднюю ось. В зависимости от того, какой из двух возможных способов определения применяют, в случае трубы является рациональным предварительно определить ее диаметр и заранее задать его для анализа измерений. Это выгодно, если труба имеет большой диаметр по сравнению с отверстием измерительной вилки.A particularly advantageous method can be implemented using a measuring fork, moved manually or on the measuring arm, namely to determine the spatial data of the structural element, the measuring fork is continuously moved, with or without a measuring arm, over the measured product, without offset from it. As a result, the geometric data of the product is determined, more precisely, its middle axis. Depending on which of the two possible determination methods are used, in the case of a pipe, it is rational to pre-determine its diameter and pre-set it for analysis of measurements. This is advantageous if the pipe has a large diameter compared to the hole of the measuring plug.
Для тонких изделий, например проволоки с диаметром несколько десятых долей миллиметра, выгодно проводить измерение вокруг сечения, и данные о диаметре не задаются. Для первого случая диаметр можно определить и вычислить путем специального измерения измерительной вилкой, производимого вокруг трубы.For thin products, such as wire with a diameter of several tenths of a millimeter, it is advantageous to measure around the cross section, and diameter data is not specified. For the first case, the diameter can be determined and calculated by special measurement with a measuring fork made around the pipe.
Целесообразно в качестве источника света в измерительном устройстве использовать светодиоды или лазер, а в качестве светоприемника - приборы с зарядовой связью, причем для повышения точности измерений количество источников света можно увеличить, предпочтительно в три раза, при сохранении количества светоприемников. В качестве светоприемников можно также использовать приемные модули на комплементарных металлооксидных полупроводниках.It is advisable to use LEDs or a laser as a light source in the measuring device, and charge-coupled devices as a light receiver, and to increase the accuracy of measurements, the number of light sources can be increased, preferably three times, while maintaining the number of light receivers. Receptor modules based on complementary metal oxide semiconductors can also be used as light detectors.
При анализе определяемых геометрических данных источниками света, предпочтительно светодиодами, управляют последовательно, а светоприемники, предпочтительно приборы с зарядовой связью, считывают параллельно.When analyzing the geometric data to be determined, light sources, preferably LEDs, are sequentially controlled, and light detectors, preferably charge-coupled devices, are read in parallel.
Для реализации способа согласно изобретению с помощью автономной измерительной вилки, перемещаемой вручную, целесообразно, чтобы она работала от интегрированного собственного источника энергии, например от аккумулятора.To implement the method according to the invention using an autonomous measuring plug, manually moved, it is advisable that it worked from an integrated own energy source, for example, from a battery.
Также целесообразно, чтобы измерительная вилка работала при помощи интегрированного микропроцессора, электроники цифровой обработки сигналов и оптической системы датчиков таким образом, что при помощи тригонометрических функций и по отброшенным теням можно определить трехмерное положение средней оси измеряемого конструктивного элемента в пределах области измерения. При этом вычислительная система генерирует векторное представление измеряемого конструктивного элемента.It is also advisable for the measuring plug to work using an integrated microprocessor, digital signal processing electronics, and an optical sensor system so that using the trigonometric functions and the cast shadows, you can determine the three-dimensional position of the middle axis of the measured structural element within the measurement area. In this case, the computing system generates a vector representation of the measured structural element.
Выгодно, когда при отклонении направления перемещения измерительной вилки от средней оси, что может произойти в особенности при ее перемещении вручную, автоматически производят корректировку, главным образом, по участку траектории, ускорению и/или угловому отклонению.It is advantageous when, when the direction of movement of the measuring fork deviates from the middle axis, which can happen especially when it is moved manually, adjustments are automatically made mainly to the path section, acceleration and / or angular deviation.
Определенные измерительной вилкой трехмерные данные измеряемого конструктивного элемента можно передавать по беспроводной связи или по меньшей мере по одному кабелю на систему верхнего уровня, например, на персональный компьютер, в центр обработки информации, ноутбук, карманный компьютер или на аналогичные системы. Это решение напрашивается, например, тогда, когда способ согласно изобретению реализуется с использованием многоосного электромеханического измерительного рычага. Данный измерительный рычаг соединен кабелем с измерительной вилкой и подключен в качестве модуля к системе верхнего уровня, например к персональному компьютеру или подобному устройству. В этом случае подвод энергии также может осуществляться извне. При этом навигацию измерительной вилки в трехмерном пространстве можно осуществлять без измерительного рычага, при помощи интегрированных датчиков ускорения, поворота и магнитных полей, на базе образованной таким образом навигационной системы.The three-dimensional data determined by the measuring plug can be transmitted wirelessly or via at least one cable to a top-level system, for example, a personal computer, an information processing center, laptop, PDA or similar systems. This solution suggests itself, for example, when the method according to the invention is implemented using a multi-axis electromechanical measuring arm. This measuring arm is connected by a cable to the measuring plug and connected as a module to a top-level system, for example, to a personal computer or similar device. In this case, energy can also be supplied from outside. At the same time, navigation of the measuring plug in three-dimensional space can be carried out without a measuring lever, using integrated acceleration, rotation and magnetic field sensors, based on the navigation system thus formed.
В противоположность этому, когда способ применяется при свободной эксплуатации "вручную", целесообразно иметь возможность сохранения данных измерений внутри измерительной вилки, а именно в интегрированном энергозависимом или энергонезависимом запоминающем устройстве. Кроме того, с помощью беспроводной связи можно непосредственно передавать данные в режиме реального времени на расстояние по меньшей мере 5 м, а предпочтительно 30 м, для немедленной последующей обработки определяемых значений, при этом специальной аппаратуры для приема не требуется.In contrast, when the method is applied in manual free operation, it is advisable to be able to save the measurement data inside the measuring plug, namely in an integrated volatile or non-volatile memory. In addition, using wireless communication, it is possible to directly transmit data in real time to a distance of at least 5 m, and preferably 30 m, for the immediate subsequent processing of the determined values, without the need for special reception equipment.
В этой связи целесообразно перемещать измерительную вилку предпочтительно вдоль измеряемого конструктивного элемента, например вдоль трубы, изогнутой несколько раз, или подобного элемента, который, в частности, служит в качестве эталонного элемента, и запоминать пространственную форму этого элемента, чтобы затем передать результат в гибочную машину.In this regard, it is advisable to move the measuring plug preferably along the measured structural element, for example along a pipe bent several times, or a similar element, which, in particular, serves as a reference element, and remember the spatial shape of this element, then to transfer the result to the bending machine .
Запоминание предпочтительно осуществлять во вставном элементе USB, чтобы затем с его помощью в ходе производства управлять процессами обработки, например устройствами для гибки заготовок, в частности, трубогибочными и подобными устройствами.It is preferable to store the data in the USB plug-in element, so that it can be used to control processing processes during production, for example, devices for bending workpieces, in particular pipe bending machines and similar devices.
Наконец, для оптимизации определения данных при перемещении измерительной вилки вручную целесообразно, чтобы она была выполнена так, что выдает акустический сигнал, если измеряемый конструктивный элемент вышел из основной области измерений.Finally, to optimize the determination of data when moving the measuring fork manually, it is advisable that it be designed so that it emits an acoustic signal if the measured structural element has left the main measurement area.
Измерительное устройство для бесконтактного определения пространственной формы конструктивных элементов, в частности изогнутых труб, проволоки, пруткового материала, заготовок, листового металла и других элементов, согласно изобретению выполнено в виде измерительной вилки, плечи которой имеют по меньшей мере один источник света и по меньшей мере один светоприемник.The measuring device for non-contact determination of the spatial shape of structural elements, in particular bent pipes, wire, bar stock, blanks, sheet metal and other elements, according to the invention is made in the form of a measuring plug, the shoulders of which have at least one light source and at least one light receiver.
В качестве источников света целесообразно использовать светодиоды и лазеры, а в качестве светоприемников - приборы с зарядовой связью, а также системы камер на приборах с зарядовой связью.It is advisable to use LEDs and lasers as light sources, and charge-coupled devices, as well as camera systems on charge-coupled devices, as light receivers.
Измерительное устройство предпочтительно состоит из эргономично выполненного вильчатого оболочкового корпуса, в который интегрированы микропроцессор, электроника цифровой обработки сигналов и, при необходимости, собственный источник энергии, например аккумулятор. Это, в совокупности с предусмотренной оптической системой датчиков, позволяет определять при помощи тригонометрических функций и по отбрасыванию теней трехмерное положение средней оси измеряемого конструктивного элемента в пределах области измерения. При этом измерительная вилка предпочтительно выполнена с возможностью считывания векторного представления измеряемого конструктивного элемента.The measuring device preferably consists of an ergonomically designed forked shell housing, in which a microprocessor, digital signal processing electronics and, if necessary, its own energy source, such as a battery, are integrated. This, in conjunction with the provided optical sensor system, makes it possible to determine by means of trigonometric functions and by casting shadows the three-dimensional position of the middle axis of the measured structural element within the measurement region. In this case, the measuring plug is preferably configured to read a vector representation of the measured structural element.
Для перемещения измерительного устройства вручную особенно выгодно, если в него интегрирован корректировочный элемент, который при отклонении направления перемещения измерительного устройства от воображаемой средней оси измеряемого конструктивного элемента производит корректировку, главным образом, по участку траектории, ускорению и/или угловому отклонению.For manual movement of the measuring device, it is especially beneficial if a correction element is integrated into it, which, when the direction of movement of the measuring device deviates from the imaginary middle axis of the measured structural element, makes an adjustment mainly along the path section, acceleration and / or angular deviation.
Определенные при помощи плеч вилки трехмерные данные измеряемого конструктивного элемента могут передаваться по беспроводной связи или по меньшей мере по одному кабелю в систему верхнего уровня, например персональный компьютер, центр обработки информации, ноутбук, карманный компьютер или аналогичные системы. Для этого также хорошо подходит вставной элемент USB, если в измерительном устройстве предусмотрен соответствующий соединительный элемент. Таким образом, определенные при помощи плеч вилки трехмерные данные могут храниться отдельно и по ним в ходе производства можно целенаправленно управлять процессами обработки, например устройствами для гибки заготовок, в частности, трубогибочными и подобными устройствами.The three-dimensional data of the measured structural element determined by the arms of the fork can be transmitted wirelessly or via at least one cable to a higher-level system, for example, a personal computer, data center, laptop, PDA or similar systems. A USB plug-in element is also well suited for this, if a suitable connecting element is provided in the measuring device. Thus, the three-dimensional data determined by the arms of the fork can be stored separately and it is possible to control processing processes, for example, devices for bending blanks, in particular pipe bending and similar devices, during production.
Целесообразно, чтобы вильчатый оболочковый корпус измерительного устройства имел функциональные кнопки управления и по меньшей мере один сигнализатор, который выдает акустический сигнал, если, в особенности при перемещении вильчатого измерительного устройства вручную, плечи вилки отклоняются от основной области измерения измеряемого конструктивного элемента. Благодаря этому оператор, перемещающий измерительное устройство, получает акустический сигнал, предупреждающий о необходимости скорректировать направление перемещения в сторону воображаемой средней оси.It is advisable that the forked shell housing of the measuring device has functional control buttons and at least one signaling device that generates an acoustic signal if, especially when moving the forked measuring device manually, the fork arms deviate from the main measurement area of the measured structural element. Due to this, the operator moving the measuring device receives an acoustic signal warning about the need to adjust the direction of movement in the direction of the imaginary middle axis.
Существенные части плеч измерительной вилки измерительного устройства предпочтительно расположены под прямым углом друг к другу и в каждой из этих частей предусмотрен светоприемник, предпочтительно на приборах с зарядовой связью. Свободные концы плеч имеют расположенные примерно параллельно друг другу концевые участки, в которых размещены источники света, предпочтительно в виде светодиодов.The substantial parts of the shoulders of the measuring plug of the measuring device are preferably located at right angles to each other and a light detector is provided in each of these parts, preferably on charge-coupled devices. The free ends of the shoulders have end sections located approximately parallel to each other, in which light sources are placed, preferably in the form of LEDs.
Другие особенности и преимущества изобретения очевидны из последующего описания варианта его осуществления и чертежей, на которыхOther features and advantages of the invention are apparent from the following description of an embodiment thereof and the drawings, in which
фиг.1 изображает упрощенную схему связи элементов устройства согласно изобретению,figure 1 depicts a simplified communication diagram of the elements of the device according to the invention,
фиг.2 - продольный разрез измерительной вильчатой головки с областями измерений измерительного устройства согласно изобретению,figure 2 is a longitudinal section of a measuring fork with measuring areas of the measuring device according to the invention,
фиг.3 - измерительную вильчатую головку согласно фиг.2 с эскизом расположения светодиодов,figure 3 - measuring fork head according to figure 2 with a sketch of the location of the LEDs,
фиг.4 - измерительную вильчатую головку согласно фиг.2 с эскизом корректировки положения приборов с зарядовой связью, иfigure 4 - measuring fork head according to figure 2 with a sketch of the adjustment of the position of the devices with charge coupling, and
фиг.5 - измерительную вильчатую головку согласно фиг.2 с эскизом теней от помещенного объекта на одной стороне.5 is a measuring fork head according to figure 2 with a sketch of the shadows from the placed object on one side.
На фиг.1 показано упрощенно измерительное устройство 1 согласно изобретению, содержащее измерительную вильчатую головку 2 с областями 3 измерений. Данные, полученные в измерительном устройстве 1, могут передаваться по беспроводной связи 4, по кабелю 5 или при помощи вставного элемента 6 USB на ноутбук 7 и от него или непосредственно от измерительного устройства на обрабатывающую машину, например на трубогибочную машину 8.Figure 1 shows a simplified measuring device 1 according to the invention, comprising a
На фиг.2 показан продольный разрез измерительной вильчатой головки 2, которая образует вильчатый рабочий конец оболочкового корпуса 9, переходящего в эргономично выполненную рукоятку 10. Оболочковый корпус 9 выполнен из пластмассы или подходящего легкого металла. Важно, чтобы материал, из которого выполнена головка 2, имел минимальное отражение.Figure 2 shows a longitudinal section of the
Измерительная вильчатая головка 2 содержит плечи 11 и 12, существенные части 13 и 14 которых расположены под прямым углом друг к другу и имеют приборы 15, 16 с зарядовой связью, расположенные строкой, которые служат в качестве светоприемников. Части 13 и 14 плеч имеют также расположенные примерно параллельно друг другу концевые участки 17 и 18, в каждом из которых размещены три источника света в виде светодиодов 19 и 20.The
В измерительной головке 2 на фиг.2 показаны следующие области 3 измерений. В областях 21, контролируемое изделие освещается лишь одним или несколькими светодиодами одной стороны вилки. Если речь идет об одном светодиоде, то возможно лишь обнаружение объекта, а определение его положения невозможно. При двух или трех светодиодах возможно очень грубое определение положения. Однако области 21 обычно не служат для измерений.In the
В кольцевой области 22 измерений между плечами 11 и 12 вилки контролируемое изделие освещается по меньшей мере одним светодиодом на каждой стороне. Ожидаемая точность может быть достаточной для измерений. Если желательно увеличить точность, то в измерительном устройстве предусмотрен сигнализатор (не показан), который при выходе из достоверной основной области 23 выдает акустический предупреждающий сигнал. В зависимости от того, где в этой кольцевой области измерений находится контролируемое изделие, в освещении краев измеряемого объекта участвует от двух до пяти светодиодов. Поэтому возможны соответствующие колебания достигаемой точности.In the
В основной рабочей области 23 измерительной головки 2 освещение измеряемого объекта или его краев осуществляется всеми шестью светодиодами 19 и 20 и затем измерительное устройство производит анализ теней, отброшенных на приборы 15 и 16 с зарядовой связью. При соответствующем выборе параметров точность измерений в центральной зоне основной рабочей области 23 постоянна.In the main working
Оптический способ согласно изобретению выполняется следующим образом.The optical method according to the invention is as follows.
Измерительная система измерительного устройства 1 по существу состоит из трех отдельных измерительных вилок, работа которых основана на отбрасывании тени. Вилки последовательно переключаются и из измеренных значений вычисляется среднее значение. Основной принцип работы простой измерительной вилки состоит в двухстороннем освещении контролируемого изделия источниками света, в идеале точечными, и анализе отбрасываемой тени при помощи оптических датчиков. В данном варианте выполнения для освещения служат светодиоды 19 и 20, а для приема тени используются строки 15 и 16 из приборов с зарядовой связью.The measuring system of the measuring device 1 essentially consists of three separate measuring forks, the operation of which is based on casting a shadow. The forks are switched sequentially and the average value is calculated from the measured values. The basic principle of a simple measuring plug is the two-way illumination of the product under test with light sources, ideally point sources, and the analysis of the cast shadow using optical sensors. In this embodiment,
С целью повышения точности система освещения просто была увеличена в три раза, причем ориентация была выбрана такой, чтобы сохранить систему датчиков. Таким образом, благодаря последовательному управлению светодиодами 19 и 20 и параллельному считыванию приборов 15 и 16 с зарядовой связью, несмотря на худший, по сравнению с лазером, источник света, можно получить высокую точность. Кроме того, благодаря этому заметно уменьшаются затраты.In order to increase accuracy, the lighting system was simply tripled, and the orientation was chosen so as to preserve the sensor system. Thus, by sequentially controlling the
Чтобы можно было определить общую конструкцию измерительного устройства 1 и его измерительной вильчатой головки 2, целесообразно точно определить пути световых лучей. Они зависят от размеров всех компонентов, длины и положения светочувствительной области в приборах 15 и 16 с зарядовой связью и угла излучения светодиодов 19 и 20.In order to determine the overall design of the measuring device 1 and its measuring
При выборе конструктивных элементов следует принимать во внимание следующие критерии. Длина волны светодиодов 19 и 20 должна находиться в области максимальной чувствительности приборов 15 и 16 с зарядовой связью и в области хорошей видимости. При этом должна достигаться максимальная световая мощность при однородном излучении, а угол излучения должен соответствовать системе. В отношении приборов 15 и 16 с зарядовой связью предпочтительно, чтобы управление ими было максимально простым и чтобы они имели высокую разрешающую способность и как можно более длинную строку. Кроме того, целесообразно, чтобы их чувствительность могла изменяться в широком диапазоне, что может быть реализовано, например, посредством электронного затвора.When choosing structural elements, the following criteria should be taken into account. The wavelength of the
В механической конструкции оболочкового корпуса 9 предусмотрено, чтобы для уменьшения помех от окружающего света путь световых лучей к приборам 15 и 16 с зарядовой связью был как можно уже. Это учитывается при расположении приборов 15 и 16 с зарядовой связью, чтобы часть оптической системы не была затенена краями корпуса. Сами светодиоды 15 и 16 ориентированы в среднюю точку приборов с зарядовой связью так, что их световой конус может достигать всей поверхности соответствующих приборов с зарядовой связью, что показано на фиг.3 при помощи пучков 24-26 световых лучей, т.е. результат здесь был подтвержден путем построения на чертеже соответствующего угла излучения. При этом применена простая геометрическая оптика.In the mechanical design of the
Чтобы улучшить освещение каждой строки 15 или 16, образованной приборами с зарядовой связью, без необходимости выполнять в оболочковом корпусе 9 отверстия, намного большего, чем сама строка, предпочтительно иметь возможность легкой корректировки положения каждого датчика. Эта корректировка производится по показанным на фиг.4 вспомогательным линиям 27 и 28, что означает смещение на величину, несколько большую чем 1,4 мм. Точные области измерений измерительной вильчатой головки 2, показанной на фиг.4, получаются аналогично примеру согласно фиг.2, если начертить вспомогательные линии также и для другой стороны.In order to improve the illumination of each
На фиг.5 показаны тени от объекта 29 на одной стороне, где видно, что на поверхности приборов с зарядовой связью строки 16 фактически получаются три в достаточной степени разных теневых изображения.Figure 5 shows the shadows from the
Всего внутри измерительного устройства 1 находятся четыре печатные платы, одна из которых является готовым изделием модели Bluethooth. На фиг.2-5 из них видны две платы датчиков, состоящие из соответствующих строк 15 или 16 из приборов с зарядовой связью, а также соответствующего закрепленного там гироскопа 30 или 31 (фиг.5). Кроме того, на плате датчиков находится схема возбуждения (не показана) для светодиодов 19 и 20 соответствующей стороны вилки. Установка гироскопов 30, 31 на эти печатные платы существенно снижает трудоемкость монтажа для трехосной системы.In total, there are four printed circuit boards inside the measuring device 1, one of which is a finished product of the Bluethooth model. In FIGS. 2-5, two sensor boards are visible, consisting of the corresponding
В рукоятке 10 измерительного устройства 1, наряду с микропроцессором и электроникой цифровой обработки сигналов, предусмотрены еще (зависящий от условий движения) датчик ускорения (не показан) и гироскоп в виде гироскопического компаса, отвечающий за данные х, y, z о положении в пространстве. Образованная таким образом навигационная система, которая используется, в частности при перемещении измерительного устройства вручную, работает на базе датчиков ускорения, поворота и магнитных полей.In the
Способ измерений и измерительное устройство согласно изобретению могут применяться в различных областях. Например, изобретение можно выгодно использовать при производстве и при обработке, например, гнутых труб и сплошных изделий, причем система согласно изобретению может служить как для определения данных эталонных деталей и опытных образцов, так и для контроля качества изготавливаемой продукции. Чтобы определить данные конструктивного элемента, требуется лишь просто провести измерительной вилкой 1, при помощи измерительного рычага или без него, над контролируемым изделием, без ее смещения, при этом определяются его геометрические данные, точнее, его средняя ось.The measurement method and the measuring device according to the invention can be applied in various fields. For example, the invention can be advantageously used in the production and processing of, for example, bent pipes and solid products, the system according to the invention can serve both to determine these reference parts and prototypes, and to control the quality of manufactured products. To determine the data of a structural element, it is only necessary to draw a measuring fork 1, with or without a measuring lever, over the controlled product, without its displacement, while its geometric data, more precisely, its middle axis, is determined.
Изобретение можно также выгодно применять для обмера обтачиваемых деталей на токарном станке или на многоцелевом токарном станке. В этом случае контролируемое изделие вращают, а измерительную вилку перемещают над вращающейся деталью путем постоянной подачи.The invention can also be advantageously applied for measuring machined parts on a lathe or on a multi-purpose lathe. In this case, the controlled product is rotated, and the measuring plug is moved over the rotating part by constant feed.
Список обозначенийList of Symbols
1 измерительное устройство (вилка)1 measuring device (plug)
2 вильчатая измерительная головка2 fork measuring head
3 области измерений3 measurement areas
4 беспроводная связь4 wireless
5 передача по кабелю5th cable transmission
6 вставной элемент USB6 USB plug
7 ноутбук7 laptop
8 гибочная машина8 bending machine
9 оболочковый корпус9 shell case
10 рукоятка10 handle
11 плечо вилки11 shoulder forks
12 плечо вилки12 shoulder forks
13 часть плеча13 part of the shoulder
14 часть плеча14 part of the shoulder
15 светоприемник на приборах с зарядовой связью15 light receiver on charge-coupled devices
16 светоприемник на приборах с зарядовой связью16 light receiver on charge-coupled devices
17 концевой участок17 end section
18 концевой участок18 end section
19 светодиодный источник света19 LED light source
20 светодиодный источник света20 LED light source
21 зона области измерения21 zone measurement area
22 кольцевая зона области измерения22 ring zone of the measurement area
23 основная рабочая область23 main work area
24 световые лучи24 light rays
25 световые лучи25 light rays
26 световые лучи26 light rays
27 вспомогательные линии27 auxiliary lines
28 вспомогательные линии28 auxiliary lines
29 объект29 property
30 гироскоп30 gyroscope
31 гироскоп31 gyroscope
Claims (25)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200710052033 DE102007052033A1 (en) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | Method and measuring device for non-contact detection of the spatial shape of components |
DE102007052033.8 | 2007-10-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010117017A RU2010117017A (en) | 2011-12-10 |
RU2460036C2 true RU2460036C2 (en) | 2012-08-27 |
Family
ID=40251545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010117017/28A RU2460036C2 (en) | 2007-10-30 | 2008-10-30 | Method and measuring device for contactless determination of spatial form of structural elements |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2208014A1 (en) |
BR (1) | BRPI0818122A2 (en) |
DE (1) | DE102007052033A1 (en) |
MX (1) | MX2010004784A (en) |
RU (1) | RU2460036C2 (en) |
WO (1) | WO2009056303A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009052296A1 (en) | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Rosenberger Ag | Device for determining position of hand-held measuring yoke e.g. ADNS-5050, that is guided into tube for determining curve of tube, has light sensor arranged for detecting light of light source, where light is reflected by tube |
EP2708845B1 (en) * | 2012-09-13 | 2017-05-31 | General Electric Technology GmbH | Method and system for determining quality of tubes |
US9491412B2 (en) | 2012-09-13 | 2016-11-08 | General Electric Technology Gmbh | Method and system for determining quality of tubes |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2030286A (en) * | 1978-09-11 | 1980-04-02 | Ngk Insulators Ltd | Apparatus for measuring the contour configuration of articles |
US4576482A (en) * | 1979-09-07 | 1986-03-18 | Diffracto Ltd. | Electro-optical inspection |
FR2620818A1 (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-24 | Eaton Leonard Technologies | OPTICAL PROBE |
US4880991A (en) * | 1987-11-09 | 1989-11-14 | Industrial Technology Institute | Non-contact dimensional gage for turned parts |
WO1992020995A1 (en) * | 1991-05-16 | 1992-11-26 | Cruickshank Partners | Apparatus for measuring the profile of a moving object |
EP0554920A2 (en) * | 1989-05-02 | 1993-08-11 | Eaton Leonard, Inc. | Optical probe |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3944798A (en) | 1974-04-18 | 1976-03-16 | Eaton-Leonard Corporation | Method and apparatus for measuring direction |
US6480290B1 (en) * | 2000-01-31 | 2002-11-12 | Carnegie Mellon University | Method and apparatus to measure the cross-sectional area of an object |
-
2007
- 2007-10-30 DE DE200710052033 patent/DE102007052033A1/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-10-30 MX MX2010004784A patent/MX2010004784A/en not_active Application Discontinuation
- 2008-10-30 EP EP08845757A patent/EP2208014A1/en not_active Withdrawn
- 2008-10-30 RU RU2010117017/28A patent/RU2460036C2/en not_active IP Right Cessation
- 2008-10-30 BR BRPI0818122 patent/BRPI0818122A2/en not_active Application Discontinuation
- 2008-10-30 WO PCT/EP2008/009149 patent/WO2009056303A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2030286A (en) * | 1978-09-11 | 1980-04-02 | Ngk Insulators Ltd | Apparatus for measuring the contour configuration of articles |
US4576482A (en) * | 1979-09-07 | 1986-03-18 | Diffracto Ltd. | Electro-optical inspection |
FR2620818A1 (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-24 | Eaton Leonard Technologies | OPTICAL PROBE |
US4880991A (en) * | 1987-11-09 | 1989-11-14 | Industrial Technology Institute | Non-contact dimensional gage for turned parts |
EP0554920A2 (en) * | 1989-05-02 | 1993-08-11 | Eaton Leonard, Inc. | Optical probe |
WO1992020995A1 (en) * | 1991-05-16 | 1992-11-26 | Cruickshank Partners | Apparatus for measuring the profile of a moving object |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BRPI0818122A2 (en) | 2015-03-31 |
EP2208014A1 (en) | 2010-07-21 |
DE102007052033A1 (en) | 2009-05-07 |
RU2010117017A (en) | 2011-12-10 |
MX2010004784A (en) | 2010-07-29 |
WO2009056303A1 (en) | 2009-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10837756B2 (en) | Multi-dimensional measuring system with measuring instrument having 360° angular working range | |
US9816813B2 (en) | Handheld measuring aid for use with a six-degrees-of-freedom laser tracker | |
US7283892B1 (en) | Hybrid compact sensing apparatus for adaptive robotic processes | |
US9551566B2 (en) | Coordinate measuring device | |
US9212889B2 (en) | Apparatus for pointing spatial coordinates, comprising a movable hand-held probe and a portable base unit, and a related method | |
US6858857B2 (en) | Modular non-contact measurement device for quickly and accurately obtaining dimensional measurement data | |
US9605951B2 (en) | Apparatus and method for determining the target position deviation of two bodies | |
ES2854248T3 (en) | Head-mounted code scanner | |
US10247542B2 (en) | Handheld measuring aid with a 3-axis joint connection and a spherical encoder | |
CN101196570B (en) | Optical displacement sensor and optical displacement measurement device | |
US7900368B2 (en) | Train rail alignment and distance system | |
US20140373369A1 (en) | Laser tracker with a target sensing unit for target tracking and orientation detection | |
JP2006510873A (en) | Multidimensional measurement system | |
US9097515B2 (en) | Measuring device and measuring method | |
RU2460036C2 (en) | Method and measuring device for contactless determination of spatial form of structural elements | |
JP2014511480A (en) | System for measuring the position and movement of objects | |
JP2018087749A (en) | Three-dimensional measuring device | |
KR102007772B1 (en) | 3d distance measuring scanner and operating method thereof | |
KR100616774B1 (en) | Localization system and method for mobile object using wireless communication | |
ES2900472T3 (en) | Method and arrangement for very exact positioning of a robotic interaction device by means of radar | |
CN208282790U (en) | The 3D contour outline measuring set of target object | |
US20220262067A1 (en) | Six-dof measurement aid | |
JP2006214894A (en) | Remote control unit for survey machine with reflecting target | |
KR20240022533A (en) | Position measuring devices, position measuring systems, and measuring devices | |
JPH04203907A (en) | Indication fitting for measuring apparatus of position and attitude |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121031 |