RU2584370C2 - Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface - Google Patents
Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584370C2 RU2584370C2 RU2012125585/28A RU2012125585A RU2584370C2 RU 2584370 C2 RU2584370 C2 RU 2584370C2 RU 2012125585/28 A RU2012125585/28 A RU 2012125585/28A RU 2012125585 A RU2012125585 A RU 2012125585A RU 2584370 C2 RU2584370 C2 RU 2584370C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- camera
- hollow axis
- laser range
- fixed
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может служить для бесконтактного автоматизированного контроля неровностей внутренней вертикальной цилиндрической поверхности, например ракетной шахты.The invention relates to the field of measurement technology and can be used for contactless automated control of irregularities of the internal vertical cylindrical surface, for example, a missile shaft.
Известно устройство для контроля внутренней поверхности труб (РВП-457), содержащее кольцевой осветитель и систему визуального наблюдения [1].A device for monitoring the inner surface of the pipe (RVP-457), containing an annular illuminator and a visual observation system [1].
Известно устройство для контроля внутренней поверхности тел, содержащее кольцевой осветитель с фоконом и систему визуального наблюдения с промышленной телевизионной установкой [2].A device for controlling the inner surface of bodies, containing an annular illuminator with a focus and a visual observation system with an industrial television installation [2].
Известно устройство, содержащее установленные с двух сторон и внутри контролируемой поверхности оптически связанные между собой кольцевой источник света, отражатель и фотоприемник на основе многоэлементной двумерной матрицы, выходной сигнал которого обрабатывается в регистрирующем устройстве [3].A device is known that comprises an annular light source, a reflector and a photodetector based on a multi-element two-dimensional matrix, the output signal of which is processed in a recording device [3], installed on both sides and inside a controlled surface;
Известно устройство для контроля неровностей внутренней вертикальной цилиндрической поверхности, содержащее телекамеру с ПЗС-матрицей, кольцевой источник света и ряд других узлов [4].A device for controlling the roughness of the inner vertical cylindrical surface, containing a camera with a CCD matrix, an annular light source and a number of other nodes [4].
Недостатком первых двух устройств является визуальный съем информации, что приводит к ошибкам оператора.The disadvantage of the first two devices is the visual removal of information, which leads to operator errors.
Недостатком третьего устройства является расположение узлов с двух торцов контролируемой поверхности, что не приемлемо, например, для измерений в ракетной шахте.The disadvantage of the third device is the location of nodes from two ends of the controlled surface, which is not acceptable, for example, for measurements in a rocket mine.
Недостатком четвертого устройства является очень сложная конструкция, содержащая много узлов.The disadvantage of the fourth device is a very complex structure containing many nodes.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является видеоустройство для контроля неровностей внутренней вертикальной цилиндрической поверхности [5], содержащее неподвижную телекамеру, закрепляемую в верхней части контролируемой поверхности, и корпус, перемещаемый внутри этой поверхности, на корпусе закреплены визирные марки, находящиеся в поле зрения неподвижной телекамеры, в корпусе за верхним и нижним кольцевыми окнами установлены соответственно вторая телекамера и кольцевой источник света, причем в поле зрения второй телекамеры находится контролируемая поверхность, освещенная узким светом кольцевого источника света.Closest to the claimed invention by the totality of features (prototype) is a video device for controlling the irregularities of the inner vertical cylindrical surface [5], containing a fixed television camera, mounted in the upper part of the controlled surface, and the body, moved inside this surface, the sight marks are fixed on the body, located in the field of view of a fixed television camera, in the housing behind the upper and lower annular windows, a second television camera and an annular light source are respectively installed, and in the field of view of the second camera is a controlled surface illuminated by the narrow light of an annular light source.
Основным недостатком прототипа является зависимость точности измерений от высотного положения корпуса внутри контролируемой поверхности и от оптических искажений объектива телекамеры, установленной в корпусе.The main disadvantage of the prototype is the dependence of the measurement accuracy on the height position of the body inside the surface to be monitored and on the optical distortions of the camera lens mounted in the body.
Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений путем устранения недостатков, присущих прототипу.The aim of the present invention is to improve the accuracy of measurements by eliminating the disadvantages inherent in the prototype.
Сложность задачи состоит в том, что при перемещении корпуса внутри контролируемой поверхности он может смещаться и поворачиваться относительно начального положения и это необходимо учитывать, чтобы избежать соответствующих погрешностей измерений.The complexity of the problem lies in the fact that when moving the case inside the controlled surface, it can be shifted and rotated relative to the initial position and this must be taken into account in order to avoid the corresponding measurement errors.
Предлагаемое видеоизмерительное устройство для контроля неровностей внутренней вертикальной цилиндрической поверхности, содержащее телекамеру и экран, неподвижно закрепляемые над контролируемой поверхностью, и перемещаемый внутри этой поверхности корпус с закрепленными на нем визирными марками, находящимися в поле зрения телекамеры, в отличие от прототипа и в соответствии с изобретением в корпусе установлена вертикальная полая ось и связанные с ней шаговый двигатель и датчик угла, внутри полой оси установлен лазерный дальномер, на полой оси закреплено вращаемое зеркало и параллельно с ним, когда оно находится в исходном положении, установлено неподвижное зеркало, при этом, когда вращаемое зеркало находится в исходном положении, луч лазерного дальномера отклоняется в горизонтальном направлении на неподвижное зеркало, отклоняющее его в вертикальном направлении на экран, а при других положениях вращаемого зеркала луч лазерного дальномера направляется в горизонтальной плоскости на контролируемую поверхность.The proposed video measuring device for controlling the irregularities of the inner vertical cylindrical surface, containing a camera and a screen, fixedly mounted above the surface to be controlled, and a body moved inside this surface with mounted sighting marks that are in the field of view of the camera, in contrast to the prototype and in accordance with the invention a vertical hollow axis and a stepper motor and an angle sensor associated with it are installed in the housing, a laser range finder is installed inside the hollow axis, the rotary mirror is fixed to the hollow axis and in parallel with it, when it is in the initial position, a fixed mirror is installed, while when the rotated mirror is in the initial position, the laser rangefinder beam is deflected in the horizontal direction to the fixed mirror, which deflects it in the vertical direction to the screen , and at other positions of the rotating mirror, the beam of the laser rangefinder is directed in the horizontal plane to the controlled surface.
Указанная цель в заявленном видеоизмерительном устройстве достигается тем, что измерение высоты корпуса внутри контролируемой поверхности и измерение радиусов точек этой поверхности осуществляются с помощью лазерного дальномера, характеризуемого неизменной точностью.This goal in the claimed video measuring device is achieved by the fact that the measurement of the height of the housing inside the controlled surface and the measurement of the radii of the points of this surface are carried out using a laser rangefinder, characterized by constant accuracy.
На фиг.1 показана схема предлагаемого видеоизмерительного устройства, содержащего телекамеру 1 и экран 2, закрепленные над контролируемой поверхностью 6, и корпус 5, перемещаемый внутри этой поверхности. На корпусе 5 установлены визирные марки 3 и 4, внутри корпуса установлены полая ось 11 с закрепленным на ней вращаемым зеркалом 7, неподвижное зеркало 8, лазерный дальномер 12 внутри полой оси 11, шаговый двигатель 9 и датчик угла 10, связанные с полой осью 11. В схеме также содержится компьютер, не показанный на фиг.1, в который поступают выходные сигналы телекамеры 1, датчика угла 10 и лазерного дальномера 12 и из которого передаются сигналы управления шаговым двигателем 9 и лазерным дальномером 12.Figure 1 shows a diagram of the proposed video measuring device containing a camera 1 and a screen 2, mounted above a controlled surface 6, and the housing 5, moved inside this surface. Target marks 3 and 4 are installed on the housing 5, a hollow axis 11 with a rotating mirror 7 mounted on it, a fixed mirror 8, a laser range finder 12 inside the hollow axis 11, a stepper motor 9 and an angle sensor 10 connected to the hollow axis 11 are installed inside the housing. The circuit also contains a computer, not shown in figure 1, which receives the output signals of the camera 1, the angle sensor 10 and the laser range finder 12 and from which the control signals of the stepper motor 9 and the laser range finder 12 are transmitted.
На фиг.2 показаны изображения 13 и 14 визирных марок 4 и 6 в видеокадре телекамеры 2, расположенные под углом φ к координатной оси X видеокадра.Figure 2 shows the
Работа видеоизмерительного устройства состоит в следующем.The operation of the video measuring device is as follows.
Корпус 5 устанавливается в верхнем фиксированном положении внутри контролируемой поверхности 6, в котором:The housing 5 is installed in the upper fixed position inside the controlled surface 6, in which:
- на основе компьютерной обработки изображений 13 и 14 визирных марок 3 и 4 в видеокадре телекамеры 1 вычисляется верхний угол φB этих изображений;- based on computer processing of
- с помощью лазерного дальномера 12, вращаемого зеркала 7, находящегося в исходном положении, и неподвижного зеркала 8 луч лазерного дальномера 12 направляется на экран 2 и измеряется верхняя высота hB корпуса 5;- using a laser range finder 12, a rotatable mirror 7 in the initial position, and a stationary mirror 8, the beam of the laser range finder 12 is directed to the screen 2 and the upper height h B of the housing 5 is measured;
- на основе компьютерной обработки изображений 13 и 14 визирных марок 3 и 4 в видеокадре телекамеры 1 вычисляются координаты XB,YB общего центра этих изображений.- based on computer processing of
Корпус 5 устанавливается в нижнем фиксированном положении внутри контролируемой поверхности 6, в котором:The housing 5 is installed in the lower fixed position inside the controlled surface 6, in which:
- на основе компьютерной обработки изображений 13 и 14 визирных марок 3 и 4 в видеокадре телекамеры 1 вычисляется нижний угол φH этих изображений и разность углов αH=φH-φB;- based on computer processing of
- с помощью лазерного дальномера 12, вращаемого зеркала 7, находящегося в исходном положении, и неподвижного зеркала 8 луч лазерного дальномера 12 направляется на экран 2 и измеряется нижняя высота hH корпуса 5;- using a laser range finder 12, a rotatable mirror 7 in the initial position, and a stationary mirror 8, the beam of the laser range finder 12 is directed to the screen 2 and the lower height h H of the housing 5 is measured;
- на основе компьютерной обработки изображений 13 и 14 визирных марок 3 и 4 в видеокадре телекамеры 1 и с учетом разности углов αH вычисляются координаты XH,YH общего центра этих изображений.- based on computer processing of
Корпус 5 устанавливается в заданном сечении контролируемой поверхности 6, в котором:The housing 5 is installed in a predetermined section of the controlled surface 6, in which:
- на основе компьютерной обработки изображений 13 и 14 визирных марок 3 и 4 в видеокадре телекамеры 1 вычисляется текущий (на момент выполнения измерений) угол φ этих изображений и текущая разность углов α=φ-φB;- based on computer processing of
- с помощью лазерного дальномера 12, вращаемого зеркала 7, находящегося в исходном положении, и неподвижного зеркала 8 луч лазерного дальномера 12 направляется на экран 2 и измеряется текущая высота h корпуса 5;- using a laser range finder 12, a rotating mirror 7, which is in the initial position, and a stationary mirror 8, the beam of the laser range finder 12 is directed to the screen 2 and the current height h of the housing 5 is measured;
- на основе компьютерной обработки изображений 13 и 14 визирных марок 3 и 4 в видеокадре телекамеры 1 и с учетом текущей разности углов α вычисляются текущие координаты X,Y общего центра этих изображений;- based on computer processing of
- решением уравнения прямой, соединяющей верхнюю с координатами hB,XB,YB и нижнюю с координатами hH,XH,YH точки, вычисляются текущие координаты Х0,Y0 точки этой прямой в видеокадре телекамеры 1;- by solving the equation of the line connecting the top with the coordinates h B , X B , Y B and the bottom with the coordinates h H , X H , Y H points, the current coordinates X 0 , Y 0 of the point of this line in the video frame of camera 1 are calculated;
- с учетом текущей разности углов α и текущими координатами X,Y вычисляются текущие смещения ΔX=X-Х0 и ΔY=Y-Y0 корпуса 5 в направлениях координатных осей видеокадра телекамеры 1;- taking into account the current difference of the angles α and the current coordinates X, Y, the current displacements ΔX = X-X 0 and ΔY = YY 0 of the body 5 are calculated in the directions of the coordinate axes of the video frame of the camera 1;
- с помощью шагового двигателя 9 и датчика угла 10 вращаемое зеркало 7 поворачивается на фиксированный угол, при котором луч лазерного дальномера направляется на контролируемую поверхность 6, затем оно поворачивается с заданным угловым шагом и на каждом из n шагов измеряются текущие расстояния S1…Sn точек контролируемой поверхности 6;- using a stepper motor 9 and an angle sensor 10, the rotatable mirror 7 is rotated at a fixed angle at which the laser rangefinder beam is directed to a controlled surface 6, then it is rotated with a given angular step and current distances S 1 ... S n are measured at each of n steps points of the controlled surface 6;
- с учетом текущих расстояний S1…Sn, текущих смещений ΔX,ΔY и текущего угла поворота β вращаемого зеркала 7 вычисляются искомые радиусы точек контролируемой поверхности 6:- taking into account the current distances S 1 ... S n , the current displacements ΔX, ΔY and the current angle of rotation β of the rotated mirror 7, the desired radii of the points of the surface 6 are calculated:
где S0 - константа («место нуля»), определяемая на основе калибровочных измерений.where S 0 - constant ("zero place"), determined on the basis of calibration measurements.
Знак перед корнем определяется в зависимости от величины текущего угла β поворота вращаемого зеркала 7 и знаков текущих смещений ΔХ и ΔY.The sign in front of the root is determined depending on the magnitude of the current angle β of rotation of the rotating mirror 7 and the signs of the current displacements ΔX and ΔY.
Аналогично определяются радиусы точек в других сечениях контролируемой поверхности 6.Similarly, the radii of points in other sections of the surface 6 are determined.
Измерения выполняются под управлением компьютерной программы в автоматическом режиме. Результаты измерений в виде цифрового образа контролируемой поверхности записываются в памяти компьютера.Measurements are performed under the control of a computer program in automatic mode. The measurement results in the form of a digital image of the controlled surface are recorded in the computer memory.
Неровности контролируемой поверхности определяются на основе обработки цифрового массива данных, записанного в памяти компьютера.Roughnesses of the controlled surface are determined based on the processing of a digital data array recorded in the computer's memory.
Источники информацииInformation sources
1. Прибор смотровой РВП-457, техническое описание и инструкция по эксплуатации.1. Device viewing RVP-457, technical description and instruction manual.
2. Патент SU №1793210 от 03.06.1991. Устройство для контроля внутренней поверхности тел.2. Patent SU No. 1793210 dated 06/03/1991. Device for monitoring the inner surface of the bodies.
3. Патент RU №2245516 от 15.04.2003. Устройство для контроля отверстий деталей.3. Patent RU No. 2245516 dated 04/15/2003. Device for controlling holes in parts.
4. Патент US №4899277 А от 06.02.1996. Bore hole scanner with position detecting device and light polarizers.4. US patent No. 4899277 And from 06.02.1996. Bore hole scanner with position detecting device and light polarizers.
5. Патент RU №2425327 от 27.07.2011. Видеоустройство для контроля неровностей внутренней вертикальной цилиндрической поверхности.5. Patent RU No. 2425327 of 07/27/2011. Video device for controlling the roughness of the inner vertical cylindrical surface.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012125585/28A RU2584370C2 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012125585/28A RU2584370C2 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012125585A RU2012125585A (en) | 2013-12-27 |
RU2584370C2 true RU2584370C2 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=49785847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012125585/28A RU2584370C2 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2584370C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4300836A (en) * | 1979-10-22 | 1981-11-17 | Oregon Graduate Center For Study And Research | Electro-optical scanning system with self-adaptive scanning capability |
RU2150690C1 (en) * | 1998-10-07 | 2000-06-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева | Optical flaw detector for inspection of internal surfaces of liquid pipe-lines |
RU2267087C1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет | Device for determining topology of surface |
RU2270979C2 (en) * | 2003-07-11 | 2006-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОЭЛ" | Device for determination of inner surface contour of object |
-
2012
- 2012-06-19 RU RU2012125585/28A patent/RU2584370C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4300836A (en) * | 1979-10-22 | 1981-11-17 | Oregon Graduate Center For Study And Research | Electro-optical scanning system with self-adaptive scanning capability |
RU2150690C1 (en) * | 1998-10-07 | 2000-06-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева | Optical flaw detector for inspection of internal surfaces of liquid pipe-lines |
RU2270979C2 (en) * | 2003-07-11 | 2006-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОЭЛ" | Device for determination of inner surface contour of object |
RU2267087C1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет | Device for determining topology of surface |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012125585A (en) | 2013-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107588913B (en) | Bridge deflection detection system and detection method | |
US11536567B2 (en) | Surveying instrument | |
US9175955B2 (en) | Method and system for measuring angles based on 360 degree images | |
CA2834189C (en) | Calibration method for a device having a scan function | |
JP5123932B2 (en) | Camera-equipped 6-degree-of-freedom target measurement device and target tracking device with a rotating mirror | |
EP1411371B1 (en) | Surveying and position measuring instrument with a fan-shapped light beam | |
US6031606A (en) | Process and device for rapid detection of the position of a target marking | |
EP1605231B1 (en) | Surveying apparatus | |
US10473462B2 (en) | System of measuring three-dimensional position | |
US9571794B2 (en) | Surveying apparatus | |
RU2635336C2 (en) | Method of calibrating optical-electronic device and device for its implementation | |
CN108200424B (en) | Debugging method and system for aligning visual axes of multiple TDI CCD detectors | |
JP2001296124A (en) | Method and apparatus for measurement of three- dimensional coordinates | |
Wagner¹ et al. | Monitoring concepts using image assisted total stations | |
RU2579532C2 (en) | Optoelectronic stereoscopic range-finder | |
RU2584370C2 (en) | Video measurement device to monitor irregularities of internal vertical cylindrical surface | |
US9052159B2 (en) | System for determining the spatial orientation of a movable apparatus | |
RU2554108C1 (en) | Method for optical location and apparatus therefor | |
JP5937821B2 (en) | Surveying instrument | |
JP6862303B2 (en) | Optical measuring device | |
CN101968356B (en) | Digital leveling instrument | |
JP2018510390A (en) | How to readjust parallax or orientation | |
US9560260B2 (en) | System for determining a lens position | |
RU2562750C1 (en) | Optical-electronic locator | |
RU2794558C1 (en) | Device for measuring the height of celestial bodies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160105 |