RU2720183C1 - Method for determining the position of holes axes on the surface of a measured object and a device for its implementation - Google Patents

Method for determining the position of holes axes on the surface of a measured object and a device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2720183C1
RU2720183C1 RU2019120917A RU2019120917A RU2720183C1 RU 2720183 C1 RU2720183 C1 RU 2720183C1 RU 2019120917 A RU2019120917 A RU 2019120917A RU 2019120917 A RU2019120917 A RU 2019120917A RU 2720183 C1 RU2720183 C1 RU 2720183C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measured object
center
rod
spherical reflector
hole
Prior art date
Application number
RU2019120917A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мария Андреевна Комкова
Петр Леонидович Людоговский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2019120917A priority Critical patent/RU2720183C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2720183C1 publication Critical patent/RU2720183C1/en

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
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/03—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring coordinates of points
    • 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
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
    • 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
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement.SUBSTANCE: invention relates to a method and a device for determining the spatial position of holes axes on the surface of a measured object in a given coordinate system using a coordinate measurement system, and can be used to control curvilinear and straight-line aircraft panels with a large number of different-diameter openings located both in direct visibility of the laser tracker, and in its shaded and hard-to-reach places. Device consists of calibrated ball 1, laser meter, such as laser tracker 6, wherein rod 3 is introduced with conical grip in its lower part and magnetic support 4 with spherical reflector 5, which is installed and fixed in upper part of rod 3, and conical grip of rod 3 is fixed relative to calibrated ball 1, installed in measured hole of diameter d, with possibility of rotation of rod 3 with magnetic support 4 and spherical reflector 5 relative to center O of calibrated ball 1, wherein center of rotation of surface of hemisphere with radius R, described by center of spherical reflector 5, is center O of calibrated ball 1.EFFECT: high accuracy and efficiency of determining the position of axes of holes.2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для определения пространственного положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, в заданной системе координат, с помощью координатно-измерительной системы на базе лазерного трекера, и преимущественно может быть использовано для контроля криволинейных и прямолинейных авиационных панелей, с большим количеством разных по диаметру отверстий, расположенных как в прямой видимости лазерного трекера, так и в ее затененных, труднодоступных и стесненных местах.The invention relates to the field of engineering, in particular to methods and devices for determining the spatial position of the axes of the holes on the surface of the measured object, in a given coordinate system, using a coordinate-measuring system based on a laser tracker, and can mainly be used to control curvilinear and rectilinear aircraft panels with a large number of different diameter holes located both in the direct line of sight of the laser tracker and in its shaded, inaccessible and with esnennyh places.

Известен «Способ определения радиуса отверстия» (Патент РФ №2005990; МПК G01B 5/08; опубл. 15.01.1994), по которому в определенном сечении контролируемого отверстия устанавливают линейку прямоугольной формы таким образом, что ее плоскость совпадает с плоскостью выверяемого сечения отверстия и касается поверхности двумя крайними ребрами. Дополнительной линейкой измеряют расстояние, совпадающее с направлением верхнего края линейки и заключенное между торцом линейки и поверхностью сечения контролируемого отверстия, затем вычисляют радиус контролируемого отверстия по формуле.The well-known "Method for determining the radius of the hole" (RF Patent No. 2005990; IPC G01B 5/08; publ. 01/15/1994), according to which in a certain section of the controlled hole set a ruler of a rectangular shape so that its plane coincides with the plane of the verified section of the hole and touches the surface with two extreme ribs. An additional ruler measures the distance that coincides with the direction of the upper edge of the ruler and is enclosed between the end of the ruler and the cross-sectional surface of the controlled hole, then the radius of the controlled hole is calculated by the formula.

Недостатком выше приведенного технического решения является то, что результат измерений является недостаточно точным и зависит от влияния субъективных факторов, а использование в качестве средства измерения стальной линейки увеличивает погрешность и уменьшает достоверность измерений. Данный способ подходит только для контроля отверстий больших диаметров с широкими допусками и невысокой точностью, а невозможность измерений отверстий малых диаметров и координат их центров, сужает диапазон измерений и приводит к снижению технологических возможностей этого способа.The disadvantage of the above technical solution is that the measurement result is not accurate enough and depends on the influence of subjective factors, and the use of a steel ruler as a means of measuring increases the error and reduces the reliability of the measurements. This method is only suitable for monitoring large diameter holes with wide tolerances and low accuracy, and the impossibility of measuring small diameter holes and the coordinates of their centers, narrows the measurement range and reduces the technological capabilities of this method.

Известен «Способ определения координат центра отверстия и устройство для его реализации» (Патент РФ №2667666; МПК G01B 11/03, G01B 11/12; опубл. 24.09.2018), по которому определяют координаты центра сферического отражателя лазерного измерителя не менее чем по трем точкам дуги окружности, по которым вычисляют координаты центра дуги окружности и определяют координаты центра сферического отражателя в заданной системе координат, а в качестве измерителя используют лазерный трекер координатно-измерительной системы, луч которого направляют в центр сферического отражателя, причем последний устанавливают и фиксируют в плоскости основания измеряемого отверстия.The well-known "Method for determining the coordinates of the center of the hole and a device for its implementation" (RF Patent No. 2667666; IPC G01B 11/03, G01B 11/12; publ. 24.09.2018), which determine the coordinates of the center of the spherical reflector of the laser meter at least three points of a circular arc, which calculate the coordinates of the center of the circular arc and determine the coordinates of the center of the spherical reflector in a given coordinate system, and use the laser tracker of the coordinate measuring system as a meter, the beam of which is directed to the center of the spherical th reflector, the latter being installed and fixed in the plane of the base of the measured hole.

Известно устройство, реализующее способ определения координат центра отверстия (Патент РФ №2667666; МПК G01B 11/03, G01B 11/12; опубл. 24.09.2018), состоящее из кронштейна с полками, на одной из которых по нормали к ее плоскости, расположена бобышка в виде цилиндрического пальца, вставленная в измеряемое отверстие с возможностью поворота относительно его оси, а на другой - отверстие под хвостовик магнитной подставки, при этом полки выполнены параллельными и на другой из двух параллельных полок, соединенных между собой третьей полкой расположено, по меньшей мере, одно отверстие, в котором установлен сферический отражатель на магнитной подставке в плоскости основания измеряемого отверстия и зафиксирован с возможностью произвольного поворота на углы с перемещением, относительно центра измеряемого отверстия, соответствующим максимально разнесенным между собой точкам по дуге окружности, причем плоскость, на которой расположена бобышка совмещена с плоскостью основания измеряемого отверстия.A device is known that implements a method for determining the coordinates of the center of the hole (RF Patent No. 2667666; IPC G01B 11/03, G01B 11/12; publ. September 24, 2018), consisting of an arm with shelves, one of which is normal to its plane, located a boss in the form of a cylindrical finger inserted into the measured hole with the possibility of rotation about its axis, and on the other a hole for the shank of the magnetic stand, while the shelves are parallel and on the other of the two parallel shelves connected by a third shelf, at least Here, one hole in which a spherical reflector is mounted on a magnetic stand in the plane of the base of the measured hole and fixed with the possibility of arbitrary rotation by angles with movement, relative to the center of the measured hole, corresponding to the maximum spaced points along the arc of a circle, and the plane on which is located the boss is aligned with the plane of the base of the measured hole.

Недостатком указанного технического решения является повышенная трудоемкость выполнения процесса определения положения осей отверстий, связанная с позиционированием элементов участвующих в этом процессе - бобышки и кронштейна с полками, в особенности при определении положения осей отверстий малого диаметра (до 5 мм) и в большом количестве на одной поверхности (панели авиационной техники), что ведет к снижению производительности. Также данный способ и устройство применимы для определения положения осей отверстий, выполненных на прямолинейных поверхностях изделий и не применимы для криволинейных поверхностей, что в целом приводит к снижению функциональных возможностей устройства и технологических возможностей способа.The disadvantage of this technical solution is the increased complexity of the process of determining the position of the axes of the holes associated with the positioning of the elements involved in this process - boss and bracket with shelves, especially when determining the position of the axes of the holes of small diameter (up to 5 mm) and in large quantities on one surface (panels of aviation equipment), which leads to a decrease in productivity. Also, this method and device are applicable for determining the position of the axes of holes made on the rectilinear surfaces of products and are not applicable for curved surfaces, which generally leads to a decrease in the functionality of the device and technological capabilities of the method.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу и устройству, взятому в качестве прототипа является «Способ извлечения характеристических данных отверстия под болт на основе трехмерного лазерного сканера» (Патент CN 106247938 (А); МПК G01B 11/00, G01B 11/06, G01B 11/08; дата приоритета 31.08.2016, опубл. 21.12.2016), по которому извлекают характеристические данные отверстия под болт, а именно конструктивно положение оси отверстия и величину его радиуса на основе трехмерного лазерного сканера, реализующие данный способ для измерения характеристических данных отверстия под болт применяют на стальной конструкции. Для измерения данных радиуса и высоты измеряемого отверстия под болт, сферическую цель (калиброванный шар) фиксируют в измеряемом отверстии так, чтобы один конец отверстия контактировал с калиброванным шаром, при этом трехмерный лазерный сканер используют для выполнения панорамного сканирования измеряемого отверстия под болт и калиброванного шара, в результате чего, получают данные в виде облака точек

Figure 00000001
после чего это облако точек обрабатывают для получения трехмерной координаты центральной точки калиброванного шара, а трехмерная координата центральной точки отверстия под болт может быть получена посредством вычисления согласно трехмерной координате центральной точки калиброванного шара.The closest in technical essence to the claimed method and device, taken as a prototype is the "Method of extracting the characteristic data of the bolt hole based on a three-dimensional laser scanner" (Patent CN 106247938 (A); IPC G01B 11/00, G01B 11/06, G01B 11/08; priority date 08/31/2016, publ. 12/21/2016), according to which the characteristic data of the bolt hole is extracted, namely, the position of the axis of the hole and its radius on the basis of a three-dimensional laser scanner that implement this method for measuring characteristic These bolt holes are used on steel structure. To measure the radius and height of the measured bolt hole, a spherical target (calibrated ball) is fixed in the measured hole so that one end of the hole contacts the calibrated ball, and a three-dimensional laser scanner is used to perform panoramic scanning of the measured bolt hole and the calibrated ball, as a result, receive data in the form of a point cloud
Figure 00000001
after which this cloud of points is processed to obtain the three-dimensional coordinate of the center point of the calibrated ball, and the three-dimensional coordinate of the central point of the bolt hole can be obtained by calculating according to the three-dimensional coordinate of the center point of the calibrated ball.

К недостатку данного технического решения необходимо отнести наличие дополнительных операций базирования и крепления сферической цели (калиброванного шара) для панорамного сканирования, что существенно увеличивает время измерений при определении характеристик отверстия в случаях с измерением большого количества разных по диаметру отверстий, расположенных на поверхностях измеряемого объекта, а также невозможность реализации процесса определения взаимного положения осей отверстий, все это снижает точность измерений и производительность, а в целом ведет к снижению технологических возможностей способа и функциональных возможностей устройства.The disadvantage of this technical solution is the presence of additional operations of basing and fixing a spherical target (calibrated ball) for panoramic scanning, which significantly increases the measurement time when determining the characteristics of the hole in cases when measuring a large number of different diameter holes located on the surfaces of the measured object, and also the inability to implement the process of determining the relative position of the axes of the holes, all this reduces the accuracy of measurements and the manufacturer ery, and in general leads to a decrease in the technological capabilities of the method and the functionality of the device.

Решаемой задачей предполагаемого изобретения является создание эффективного, то есть технологичного способа определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, и их взаимное положение, в заданной системе координат, благодаря расширению функциональных возможностей устройства для повышения точности и производительности определения их параметров.The solved problem of the proposed invention is the creation of an effective, that is, technologically advanced way of determining the position of the axes of the holes on the surface of the measured object, and their relative position, in a given coordinate system, by expanding the functionality of the device to increase the accuracy and performance of determining their parameters.

Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей способа определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, и их взаимное положение, в заданной системе координат, путем повышения точности и производительности определения их параметров за счет расширения функциональных возможностей устройства.The technical result of the invention is the expansion of technological capabilities of the method for determining the position of the axes of the holes on the surface of the measured object, and their relative position, in a given coordinate system, by increasing the accuracy and performance of determining their parameters by expanding the functionality of the device.

Технический результат достигается тем, что в Способе определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, заключающемся в определении положения оси отверстия измеряемого объекта с помощью лазерного измерителя и получении облака точек, описывающего сегмент полусферы, согласно которому, вводят электронную модель измеряемого объекта и сферический отражатель, получая от его вращения облако точек, а в качестве измерителя используют лазерный трекер координатно-измерительной системы, и выполняют определение координат баз на измеряемом объекте, которые совмещают с базами в электронной модели измеряемого объекта и перемещают к последней с помощью программного обеспечения координатно-измерительной системы, причем сегмент полусферы получают вращением центра сферического отражателя вокруг точки на оси измеряемого отверстия, при этом определение координат центра сферического отражателя выполняют в заданной системе координат, что позволяет контролировать положение осей отверстий на поверхности измеряемого объекта и их взаимное положение, после чего определяют номинальное значение расстояния от соответствующих точек на поверхности полусферы до точки на оси отверстия, спроецированной по кратчайшему расстоянию на поверхность измеряемого объекта, при котором после соединения точки на поверхности полусферы и спроецированной точки на поверхность измеряемого объекта получают нормаль к этой поверхности в последней точке и, соответственно, положение оси отверстия на поверхности измеряемого объекта, затем вычисляют диаметр измеряемого отверстия по формуле:The technical result is achieved by the fact that in the Method for determining the position of the axis of the holes on the surface of the measured object, which consists in determining the position of the axis of the holes of the measured object using a laser meter and obtaining a point cloud describing the hemisphere segment, according to which, an electronic model of the measured object and a spherical reflector are introduced, receiving a cloud of points from its rotation, and a laser tracker of the coordinate measuring system is used as a meter, and coordinates are determined bases on the measured object, which are combined with the bases in the electronic model of the measured object and moved to the latter using the coordinate measuring system software, the hemisphere segment being obtained by rotating the center of the spherical reflector around a point on the axis of the measured hole, while determining the coordinates of the center of the spherical reflector in a given coordinate system, which allows you to control the position of the axes of the holes on the surface of the measured object and their relative position, after which limit the nominal value of the distance from the corresponding points on the surface of the hemisphere to the point on the axis of the hole projected by the shortest distance to the surface of the measured object, at which, after connecting the points on the surface of the hemisphere and the projected point on the surface of the measured object, they get the normal to this surface at the last point and, accordingly, the position of the axis of the hole on the surface of the measured object, then calculate the diameter of the measured hole according to the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где:Where:

r - радиус калиброванного шара;r is the radius of the calibrated ball;

L ном - номинальное расстояние;L nom - nominal distance;

h стержня - длина стержня.h of the rod is the length of the rod.

Технический результат достигается тем, что в Устройстве для определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, состоящем из калиброванного шара, лазерного измерителя, согласно которому, в качестве лазерного измерителя использован лазерный трекер, при этом введен стержень с коническим захватом, в его нижней части, и магнитная подставка со сферическим отражателем, которая установлена и зафиксирована в верхней части стержня, а конический захват стержня зафиксирован относительно калиброванного шара, установленного в измеряемое отверстие, с возможностью вращения стержня с магнитной подставкой и сферическим отражателем, относительно центра калиброванного шара, причем центр вращения поверхности полусферы, описанной центром сферического отражателя является центром калиброванного шара.The technical result is achieved by the fact that in the Device for determining the position of the axes of the holes on the surface of the measured object, consisting of a calibrated ball, a laser meter, according to which, a laser tracker is used as a laser meter, and a rod with a conical gripper is introduced in its lower part, and a magnetic stand with a spherical reflector, which is installed and fixed in the upper part of the rod, and the conical grip of the rod is fixed relative to the calibrated ball installed into the measured hole, with the possibility of rotation of the rod with a magnetic stand and a spherical reflector, relative to the center of the calibrated ball, the center of rotation of the surface of the hemisphere described by the center of the spherical reflector is the center of the calibrated ball.

Новизна:Novelty:

Заявляемое техническое решение позволяет создать высокотехнологичный «Способ определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта» благодаря вводу электронной модели измеряемого объекта, сферического отражателя и выполнению определения координат баз на измеряемом объекте, которые совмещают с базами в электронной модели и перемещают к ней с помощью программного обеспечения координатно-измерительной системы, при этом в качестве измерителя используют лазерный трекер. Далее применяя операции вращения центра сферического отражателя, установленного на магнитной подставке в стержне, который имеет номинальную длину исходя из конструктивных особенностей, получают облако точек, описывающего сегмент полусферы центром сферического отражателя, в результате чего, вращение сферического отражателя производят вокруг центра калиброванного шара с постоянным радиусом, а с помощью программного обеспечения координатно-измерительной системы определяют положение осей отверстий на поверхности измеряемого объекта и их взаимное положение, вследствие известных двух постоянных величин: длине стержня и радиусу калиброванного шара, с применением математических вычислений по формуле и определяют диаметр измеряемого отверстия.The claimed technical solution allows you to create a high-tech "Method for determining the position of the axes of the holes on the surface of the measured object" by entering an electronic model of the measured object, a spherical reflector and determining the coordinates of the bases on the measured object, which combine with the bases in the electronic model and move to it using software coordinate measuring system, while a laser tracker is used as a meter. Further, applying the rotation operation of the center of the spherical reflector mounted on a magnetic stand in the rod, which has a nominal length based on the design features, a cloud of points is obtained that describes the hemisphere segment by the center of the spherical reflector; as a result, the spherical reflector is rotated around the center of the calibrated ball with a constant radius , and using the coordinate measurement system software determine the position of the axes of the holes on the surface of the measured object and their relative position, due to the known two constant values: the length of the rod and the radius of the calibrated ball, using mathematical calculations by the formula and determine the diameter of the measured hole.

Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи, где:To clarify the technical nature, consider the drawings, where:

на фиг. 1 показано устройство для определения положения осей отверстий измеряемого объекта;in FIG. 1 shows a device for determining the position of the axes of the holes of the measured object;

на фиг. 2 показано в изометрии устройство для определения положения осей отверстий измеряемого объекта с лазерным трекером,in FIG. 2 shows an isometric view of a device for determining the position of the axes of the openings of a measured object with a laser tracker,

где:Where:

1 - калиброванный шар;1 - calibrated ball;

2 - измеряемый объект;2 - the measured object;

3 - стержень с коническим захватом;3 - rod with a conical grip;

4 - магнитная подставка;4 - magnetic stand;

5 - сферический отражатель;5 - spherical reflector;

6 - лазерный трекер;6 - laser tracker;

7 - лазерный луч;7 - a laser beam;

8 - электронная модель измеряемого объекта;8 - electronic model of the measured object;

9 - программное обеспечение координатно-измерительной системы трекера;9 - software tracker coordinate system;

R - радиус сегмента полусферы, которую описывает сферический отражатель при вращении устройства;R is the radius of the hemisphere segment, which is described by a spherical reflector during rotation of the device;

r - радиус калиброванного шара;r is the radius of the calibrated ball;

d - диаметр измеряемого отверстия;d is the diameter of the measured hole;

Lном - номинальное расстояние;L nom - nominal distance;

hстержня - длина стержня;h of the rod is the length of the rod;

О - центр калиброванного шара;O is the center of the calibrated ball;

Oo - точка на поверхности сегмента полусферы;O o is a point on the surface of a hemisphere segment;

Oi - точка пересечения оси измеряемого отверстия с поверхностью измеряемого объекта;O i - the point of intersection of the axis of the measured hole with the surface of the measured object;

t и ti - шаг между измеряемыми отверстиями.t and t i - the step between the measured holes.

Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:

Определение положения оси отверстия измеряемого объекта 2 выполняют с помощью лазерного измерителя с получениием облака точек, описывающего сегмент полусферы, при этом вводят электронную модель 8 измеряемого объекта и сферический отражатель 5, получая от его вращения облако точек, в качестве измерителя используют лазерный трекер 6 координатно-измерительной системы, позиционируя его возле измеряемого объекта 2 с отверстиями и направляя излучаемый им лазерный луч 7 в центр сферического отражателя 5. Лазерный луч 7, отражаясь от сферического отражателя 5, возвращается обратно в объектив лазерного трекера 6, после чего с учетом двух углов и расстояния между ними вычисляются координатно-измерительной системой лазерного трекера 6, с высокой точностью, текущие пространственные координаты (X; Y; Z) центра сферического отражателя 5. С помощью вышеописанных действий выполняют определение координат баз на измеряемом объекте 2, которые совмещают с базами в электронной модели 8 измеряемого объекта и перемещают к последней с помощью программного обеспечения координатно-измерительной системы 9, причем сегмент полусферы радиусом R получают вращением центра сферического отражателя 5, при этом определение координат центра сферического отражателя 5 выполняют в заданной системе координат, что позволяет контролировать положение осей отверстий на поверхности измеряемого объекта 2 и их взаимное положение, например шаг между измеряемыми отверстиями (t и ti). После чего, определяют номинальное значение расстояния Lном от соответствующих точек на поверхности полусферы радиусом R до точки на оси отверстия, спроецированной по кратчайшему расстоянию на поверхность измеряемого объекта, при котором после соединения точки Oo на поверхности полусферы и спроецированной точки Oi на поверхность измеряемого объекта 2 получают нормаль к этой поверхности в последней точке и, соответственно, положение оси отверстия на поверхности измеряемого объекта 2. Поверхность измеряемого объекта 2 может быть, как криволинейна, так и прямолинейна, что приводит к расширению функциональных и технологи чески x возможностей способа и устройства. Для определения положения оси измеряемого отверстия диаметром d на поверхности измеряемого объекта 2, введен стержень 3 с коническим захватом в его нижней части, и магнитная подставка 4 со сферическим отражателем 5, которая установлена и зафиксирована в верхней части стержня 3, а конический захват стержня 3 зафиксирован относительно калиброванного шара 1, который устанавливают в измеряемое отверстие диаметром d, с возможностью вращения стержня 3 с магнитной подставкой 4 и сферическим отражателем 5, относительно центра О калиброванного шара 1, причем центр вращения сферического отражателя 5 описывает поверхность полусферы радиусом R, при этом центр вращения сферического отражателя 5, является центром О калиброванного шара 1. Такое техническое решение без дополнительных операций крепления и позиционирования конструктивных элементов устройства приводит к повышению точности и снижению трудоемкости выполнения процесса измерения, то есть к повышению производительности. Затем вычисляют диаметр измеряемого отверстия, благодаря двум постоянным величинам длине стержня и радиусу калиброванного шара, по формуле:The position of the axis of the hole of the measured object 2 is determined using a laser meter to obtain a point cloud that describes the hemisphere segment, while introducing the electronic model 8 of the measured object and the spherical reflector 5, receiving a point cloud from its rotation, use a laser tracker 6 coordinate measuring system, positioning it near the measured object 2 with holes and directing the laser beam 7 emitted by it to the center of the spherical reflector 5. Laser beam 7, reflected from the spherical reflector 5, returns back to the lens of the laser tracker 6, after which, taking into account two angles and the distance between them, the coordinate-measuring system of the laser tracker 6 is calculated, with high accuracy, the current spatial coordinates (X; Y; Z) of the center of the spherical reflector 5. C using the above steps, the coordinates of the bases on the measured object 2 are determined, which are combined with the bases in the electronic model 8 of the measured object and moved to the latter using the coordinate measuring system software 9, and a hemisphere segment of radius R is obtained by rotating the center of the spherical reflector 5, while the coordinates of the center of the spherical reflector 5 are determined in a given coordinate system, which allows you to control the position of the axes of the holes on the surface of the measured object 2 and their relative position, for example, the step between the measured holes (t and t i ). After that, the nominal value of the distance L nom from the corresponding points on the surface of the hemisphere of radius R to the point on the axis of the hole projected by the shortest distance to the surface of the measured object, at which after connecting the point O o on the surface of the hemisphere and the projected point O i to the surface of the measured object 2 get the normal to this surface at the last point and, accordingly, the position of the axis of the hole on the surface of the measured object 2. The surface of the measured object 2 can be like a curve is linear and straightforward, which leads to the expansion of the functional and technologically x capabilities of the method and device. To determine the position of the axis of the measured hole with a diameter d on the surface of the measured object 2, a rod 3 with a conical grip in its lower part is introduced, and a magnetic stand 4 with a spherical reflector 5, which is installed and fixed in the upper part of the rod 3, and the conical grip of the rod 3 is fixed relative to the calibrated ball 1, which is installed in the measured hole with a diameter of d, with the possibility of rotation of the rod 3 with a magnetic stand 4 and a spherical reflector 5, relative to the center O of the calibrated ball 1, moreover, the center of rotation of the spherical reflector 5 describes the surface of a hemisphere of radius R, while the center of rotation of the spherical reflector 5 is the center O of the calibrated ball 1. This technical solution without additional mounting and positioning of the structural elements of the device leads to increased accuracy and reduce the complexity of the measurement process, that is, to increase productivity. Then calculate the diameter of the measured hole, thanks to two constant values of the length of the rod and the radius of the calibrated ball, according to the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

r - радиус калиброванного шара;r is the radius of the calibrated ball;

Lном - номинальное расстояние;L nom - nominal distance;

hстержня - длина стержня.h of the rod is the length of the rod.

По своим технико-экономическим преимуществам заявляемое техническое решение, по сравнению с известными аналогами, позволяет получить высокотехнологичный способ определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, и их взаимное положение, заключающийся в возможности определения большого количества разных по диаметру отверстий, с определением пространственного положения их осей и значений диаметров, выполненных как на прямолинейных, так и криволинейных поверхностях измеряемого объекта в пространстве, в заданной системе координат, путем повышения точности и производительности определения их параметров за счет расширения функциональных возможностей устройства, а именно благодаря вращению сферического отражателя, установленного на магнитной подставке и зафиксированной в верхней части стержня, конический захват которого зафиксирован относительно калиброванного шара, установленного в измеряемое отверстие и определению номинального расстояния от точки на поверхности полусферы до точки на оси отверстия, спроецированной по кратчайшему расстоянию на поверхность измеряемого объекта с получением нормали к этой поверхности в последней точке и, соответственно, положения оси отверстия на поверхности измеряемого объекта, с последующим вычислением диаметра измеряемого отверстия, что позволяет расширить функциональные и технологические возможности, а в целом приводит к повышению эффективности и высокотехнологичности предполагаемого технического решения.According to its technical and economic advantages, the claimed technical solution, in comparison with the known analogues, allows to obtain a high-tech method for determining the position of the axes of the holes on the surface of the measured object, and their relative position, which consists in the possibility of determining a large number of different diameter holes, with the determination of their spatial position axes and values of diameters made both on the rectilinear and curved surfaces of the measured object in space in a given coordinate system, by increasing the accuracy and productivity of determining their parameters by expanding the functionality of the device, namely, by rotating a spherical reflector mounted on a magnetic stand and fixed in the upper part of the rod, the conical grip of which is fixed relative to the calibrated ball installed in the measured hole and determining nominal distance from a point on the surface of the hemisphere to a point on the axis of the hole projected over the shortest distance to the surface of the measured object with obtaining the normal to this surface at the last point and, accordingly, the position of the axis of the hole on the surface of the measured object, followed by calculation of the diameter of the measured hole, which allows to expand the functional and technological capabilities, and in general leads to increased efficiency and high technology the proposed technical solution.

Claims (6)

1. Способ определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, заключающийся в определении положения оси отверстия измеряемого объекта с помощью лазерного измерителя и получении облака точек, описывающего сегмент полусферы, отличающийся тем, что вводят электронную модель измеряемого объекта и сферический отражатель, получая от его вращения облако точек, а в качестве измерителя используют лазерный трекер координатно-измерительной системы и выполняют определение координат баз на измеряемом объекте, которые совмещают с базами в электронной модели измеряемого объекта и перемещают к последней с помощью программного обеспечения координатно-измерительной системы, причем сегмент полусферы получают вращением центра сферического отражателя вокруг точки на оси измеряемого отверстия, при этом определение координат центра сферического отражателя выполняют в заданной системе координат, что позволяет контролировать положение осей отверстий на поверхности измеряемого объекта и их взаимное положение, после чего определяют номинальное значение расстояния от соответствующих точек на поверхности полусферы до точки на оси отверстия, спроецированной по кратчайшему расстоянию на поверхность измеряемого объекта, при котором после соединения точки на поверхности полусферы и спроецированной точки на поверхность измеряемого объекта получают нормаль к этой поверхности в последней точке и соответственно положение оси отверстия на поверхности измеряемого объекта, затем вычисляют диаметр измеряемого отверстия по формуле:1. The method of determining the position of the axis of the holes on the surface of the measured object, which consists in determining the position of the axis of the hole of the measured object using a laser meter and obtaining a point cloud describing the hemisphere segment, characterized in that the electronic model of the measured object and a spherical reflector are introduced, receiving from its rotation a point cloud, and a laser tracker of the coordinate measuring system is used as a meter and the coordinates of the bases on the measured object are determined, which are combined They are located with the bases in the electronic model of the measured object and moved to the latter using the coordinate measuring system software, moreover, the hemisphere segment is obtained by rotating the center of the spherical reflector around a point on the axis of the measured hole, and the coordinates of the center of the spherical reflector are determined in a given coordinate system, which allows you to control the position of the axes of the holes on the surface of the measured object and their relative position, after which determine the nominal value of the distance I from the corresponding points on the surface of the hemisphere to the point on the axis of the hole projected by the shortest distance to the surface of the measured object, in which, after connecting the points on the surface of the hemisphere and the projected point on the surface of the measured object, they get the normal to this surface at the last point and, accordingly, the position of the axis of the hole on the surface of the measured object, then calculate the diameter of the measured hole by the formula:
Figure 00000003
Figure 00000003
 где r - радиус калиброванного шара;where r is the radius of the calibrated ball; L ном - номинальное расстояние;L nom - nominal distance; h стержня - длина стержня.h of the rod is the length of the rod. 2. Устройство для определения положения осей отверстий на поверхности измеряемого объекта, состоящее из калиброванного шара, лазерного измерителя, отличающееся тем, что в качестве лазерного измерителя использован лазерный трекер, при этом введен стержень с коническим захватом в его нижней части и магнитная подставка со сферическим отражателем, которая установлена и зафиксирована в верхней части стержня, а конический захват стержня зафиксирован относительно калиброванного шара, установленного в измеряемое отверстие, с возможностью вращения стержня с магнитной подставкой и сферическим отражателем относительно центра калиброванного шара, причем центр вращения поверхности полусферы, описанной центром сферического отражателя, является центром калиброванного шара.2. A device for determining the position of the axes of the holes on the surface of the measured object, consisting of a calibrated ball, a laser meter, characterized in that a laser tracker is used as a laser meter, with a rod with a conical grip in its lower part and a magnetic stand with a spherical reflector , which is installed and fixed in the upper part of the rod, and the conical grip of the rod is fixed relative to the calibrated ball installed in the measured hole, with the possibility of scheniya rod with the magnetic stand and the spherical reflector calibrated relative to the center of the ball, the surface of the rotation center of the hemisphere described spherical reflector center is the center of the ball calibrated.
RU2019120917A 2019-07-02 2019-07-02 Method for determining the position of holes axes on the surface of a measured object and a device for its implementation RU2720183C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120917A RU2720183C1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Method for determining the position of holes axes on the surface of a measured object and a device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120917A RU2720183C1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Method for determining the position of holes axes on the surface of a measured object and a device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2720183C1 true RU2720183C1 (en) 2020-04-27

Family

ID=70415465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120917A RU2720183C1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Method for determining the position of holes axes on the surface of a measured object and a device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2720183C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117885913A (en) * 2024-03-18 2024-04-16 埃瑞泰克斯(上海)机械制造有限公司 Best fitting system based on accurate algorithm and operation method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040048099A (en) * 2002-12-02 2004-06-07 한국항공우주산업 주식회사 Reflector support for laser tracker
US7372581B2 (en) * 2005-04-11 2008-05-13 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate measuring device
RU2383858C2 (en) * 2008-03-20 2010-03-10 Открытое акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (ОАО "ЦТСС") Contactless device for measurement of distance to various points of object surface
US20140176935A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Eads Deutschland Gmbh Measuring Method And System For Measuring Positions Of Elements Of A Structure
US9897442B2 (en) * 2012-08-16 2018-02-20 Hexagon Technology Center Gmbh Method and system for determining spatial coordinates with a mobile coordinate measuring machine
RU2684876C1 (en) * 2018-04-05 2019-04-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Positioning device for assembly fitting

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040048099A (en) * 2002-12-02 2004-06-07 한국항공우주산업 주식회사 Reflector support for laser tracker
US7372581B2 (en) * 2005-04-11 2008-05-13 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate measuring device
RU2383858C2 (en) * 2008-03-20 2010-03-10 Открытое акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (ОАО "ЦТСС") Contactless device for measurement of distance to various points of object surface
US9897442B2 (en) * 2012-08-16 2018-02-20 Hexagon Technology Center Gmbh Method and system for determining spatial coordinates with a mobile coordinate measuring machine
US20140176935A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Eads Deutschland Gmbh Measuring Method And System For Measuring Positions Of Elements Of A Structure
RU2684876C1 (en) * 2018-04-05 2019-04-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Positioning device for assembly fitting

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117885913A (en) * 2024-03-18 2024-04-16 埃瑞泰克斯(上海)机械制造有限公司 Best fitting system based on accurate algorithm and operation method thereof
CN117885913B (en) * 2024-03-18 2024-06-04 埃瑞泰克斯(上海)机械制造有限公司 Best fitting system based on accurate algorithm and operation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5599524B2 (en) Automatic measurement of dimensional data by laser tracker
US7145647B2 (en) Measurement of spatial coordinates
RU2016138556A (en) VEHICLE DIRECTION MANAGEMENT SYSTEM, METHOD FOR ORGANIZING A VEHICLE AND INSPECTION VEHICLE
CN102654387B (en) Online industrial robot calibration device based on spatial curved surface restraint
US20050154548A1 (en) Method for calibration of a 3D measuring device
CN107186714B (en) A kind of accurate positioning method, positioning system and robot device
CN105215990A (en) Mechanical arm system and parallelism correction method thereof
RU2720183C1 (en) Method for determining the position of holes axes on the surface of a measured object and a device for its implementation
CN105387807A (en) System and method for measuring height of object
JP2018021831A (en) Inspection method and device of positioning machine by tracking type laser interferometer
CN102538726A (en) System and method for testing position and posture of target by using electronic theodolite
CN111928774A (en) Target tracking, positioning and measuring method based on combination of camera and range finder
CN108458710A (en) Pose measuring method
RU2667666C1 (en) Method of determining coordinates of the hole center and device for its implementation
CN110146037A (en) Measuring device and method for seamless steel tube for ship seamless interfacing
CN112511243B (en) Continuous sampling test device, system, method, equipment and storage medium for wireless performance
US5831735A (en) Non-contact optical measurement probe
CN108267711B (en) Sensor distance adjusting method and device
RU181062U1 (en) Device for determining the coordinates of the center of the hole
CN113340198A (en) Robot attitude measurement method and robot attitude measurement system
JP2002310641A (en) Coordinate system calibrating method for three- dimensional shape measuring instrument
JP2012145550A (en) Inter-target absolute distance measurement method of tracking laser interference measuring apparatus and tracking laser interference measuring apparatus
CN108375337B (en) Robot and method and device for measuring relative pose of process equipment of robot
JP2016199406A (en) Target for measuring hanging tool position
CN111879960A (en) Laser ranging-based linear pull rod circuit breaker speed testing system and testing method