WO2017164761A1 - Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра - Google Patents

Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра Download PDF

Info

Publication number
WO2017164761A1
WO2017164761A1 PCT/RU2016/000163 RU2016000163W WO2017164761A1 WO 2017164761 A1 WO2017164761 A1 WO 2017164761A1 RU 2016000163 W RU2016000163 W RU 2016000163W WO 2017164761 A1 WO2017164761 A1 WO 2017164761A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
housing
laser
diameter
connector
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000163
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Дмитрий Сергеевич ЛАВРИНОВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Геомера"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Геомера" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Геомера"
Priority to US16/087,766 priority Critical patent/US10451406B2/en
Publication of WO2017164761A1 publication Critical patent/WO2017164761A1/ru

Links

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
    • G01B11/08—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
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
    • G01B11/007—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
    • 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
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0004—Supports

Definitions

  • the LJ-G015 sensor manufactured by eyence [3] has dimensions of 70 * 64 * 34 mm, which will not allow it to be lowered into an opening with a diameter of 68 mm.
  • the accuracy of the sensor [4] is ⁇ 0.0025 mm. It is possible to transfer data directly from the CMOS matrix. (http://ru.d-test.ru/Ddf/DTC-laser.Ddr)
  • the ECCO 55.020 sensor manufactured by SmartRay [5] has dimensions 82 * 52.5 * 27.5 mm., Which will not allow it to be lowered into an opening with a diameter of 68 mm.
  • the accuracy of the sensor [5] is ⁇ 0.035 mm.
  • HttDs //riftek.com/media/documents/rf625/manual/2D Laser scanners RF625 Series eng.pdf
  • the sensor L-LAS-LT-20-CL manufactured by Sensor Instruments [5] has dimensions 82.26 * 80 * 20 mm., Which will not allow it to be lowered into an opening with a diameter of 68 mm.
  • the accuracy of the sensor [5] is ⁇ 0.002 mm.
  • the RF620S-8 sensor (the closest analogue) manufactured by Riftek [1] is capable of measuring pipes and couplings with a diameter of 110 mm or more.
  • the accuracy of the sensor [2] is ⁇ 0.002 mm. It is possible to transfer data directly from the CMOS matrix, but the maximum transmission frequency is ⁇ Hz.
  • the RF620S1-8 sensor manufactured by Riftek [1] is capable of measuring pipes and couplings with a diameter of 50 mm or more, but the measurement depth from the end of the coupling and pipe is 100 mm.
  • the accuracy of the sensor [2] is ⁇ 0.002 mm. It is possible to transfer data directly from the CMOS sensor, but the maximum transmission frequency is 15 Hz. (httD: //smartrav.de/DOWNLOADS/Product-Datasheets/DS ECCO 55.pdf)
  • the RF620S2-8 sensor manufactured by Riftek [1] is capable of measuring pipes and couplings with a diameter of 150 mm or more.
  • the accuracy of the sensor [2] is +0.002 mm. It is possible to transfer data directly from the CMOS matrix, but the maximum transmission frequency is Hz. (http: // www. sensorinstruments. de / pdf / products / 344en.pdf) https://riftek.com/media/docurnents/rf620/man/2D Laser scanners RF620 Series eng.pdf
  • RF620S-8 The disadvantage of all of these analogues, except RF620S-8, is the inability to scan the holes of couplings with a diameter of 68 mm. A RF620S-8 is not capable of measuring in the narrowest part at a distance from the end of at least 132 mm.
  • existing models of laser triangulation 2D scanners are their overall dimensions.
  • the problem solved by the claimed invention is the creation of a laser triangulation two-dimensional scanner that provides surface scanning of holes with a diameter of 65 mm or more. at a distance from the end of at least 132 mm.
  • the technical result of the claimed invention consists in increasing the speed of reading data, in increasing the accuracy of scanning, in reducing the error of scanning to ⁇ 0.005 mm
  • the laser two-dimensional triangulation sensor for measuring small diameter holes comprising a housing, a laser emitter, a CMOS matrix, characterized in that the sensor housing is cylindrical, and consists of two coaxial cylindrical, combined ends, parts, the cylindrical parts of the housing are made of different diameters, in the cavity of the larger cylindrical part of the sensor housing is an optical sensor circuit consisting of a laser radiator, electronic circuit board mounted with CMOS sensor, mounted at an angle to the electronic circuit board of the focusing lens, while in a larger diameter cylindrical part of the housing, on the side surface, a hole is made in which a protective glass is installed; in the cavity of the smaller cylindrical part of the body is a power supply and calculation unit, consisting of an electronic circuit board with a connector installed on it for connecting to a processor for processing data from a CMOS matrix, a connector for connecting a CMOS matrix; power management chip, power connector; computer data connector; at the same time, a hole is made in the combined ends of
  • the cylindrical parts of the body are 22.5 mm and 57 mm long and 60 mm and 50 mm in diameter, respectively, while the smaller cylindrical body part is truncated along a chord 44.9 mm long.
  • the laser emitter is made with a diameter of 12 mm and a length of 20 mm
  • the electronic circuit board is made 20 mm wide. and a length of 20 mm, and is located at an angle of 60 ° to the laser emitter
  • the focusing lens is made with a diameter of 8 mm and installed at an angle of 55 ° to the motherboard with a CMOS matrix.
  • the electronic printed circuit board of the power supply and calculation is made 40 mm wide., 35 mm long and 10 mm high. with the elements installed on it, and the power management microcircuit is satisfied with an input voltage of 9-36V.
  • the laser emitter generates a beam in the visible range with a wavelength of 640 nm.
  • the optical circuit of the sensor is protected from external influences by a protective cover of the optical system with a diameter of 57.8 mm. And protective glass with a diameter of 20.2 mm
  • the measuring range of the sensor is an isosceles trapezoid, the small base of which
  • the protective glass of the optical circuit of the sensor is divided into two parts by a partition.
  • the bracket is made with a diameter of 22 and a length of 126 mm
  • the bracket is made with the possibility of mounting to a rotary measuring head.
  • the sensor housing and the bracket are made of aluminum.
  • the technical result of the claimed invention is achieved by a special arrangement of the optical and electrical circuits, housing parts, bracket, measuring range, the weight of the sensor housing and its overall dimensions.
  • FIG. 1 is a general view of a laser two-dimensional triangulation sensor
  • Figure 2 the body of the laser two-dimensional triangulation sensor
  • Fig.Z is an optical diagram of a laser two-dimensional triangulation sensor
  • 6 is a coordinate system of a laser two-dimensional triangulation sensor
  • the Y axis of the scanner is parallel to the plate; b) the scanner is rotated 60 e about the Z axis; c) the scanner is rotated 60 ° around the Z axis in the opposite direction; d) the scanner is rotated 60 ° to the left around the Y axis; e) the scanner is rotated 60 ° to the right around the Y axis.
  • the numbers indicate the following positions:
  • a laser two-dimensional triangulation sensor is an electronic device in a metal case (1).
  • the case (1) of the laser triangulation sensor is a part made in the form of two combined cylinders with a length of 22.5 mm and 57 mm and a diameter of 60 mm and 50 mm, respectively, the second cylinder is truncated along the chord with a length of 44.9 mm.
  • a feature of the housing (1) is its cylindrical shape with truncation, which allows you to rotate the laser two-dimensional triangulation sensor directly in the hole, as well as change the scanning angles in the plane of the laser beam without touching the surface of the scanned part. This saves time on operations of immersion and removal of the laser two-dimensional triangulation sensor from the hole of the scanned part when changing scan angles.
  • a laser two-dimensional triangulation sensor In the larger cylinder of the housing (1) there are electronic components of a laser two-dimensional triangulation sensor: a laser emitter (2.1) with a diameter of 12 mm and a length of 20 mm, an electronic printed circuit board (2.2) with a width of 20 mm. and 20 mm long, and located at an angle of 60 ° to the laser emitter, a matrix (2.2.1) mounted on the CMOS board, and a focusing lens (2.3) with a diameter 8 mm. and standing at an angle of 55 ° to the board with a CMOS matrix.
  • These components are an optical sensor circuit (2).
  • the laser emitter (2.1) generates a beam in the visible range with a wavelength of 640 nm., Which, with the help of a lens, rotates in a line.
  • the line that is projected on the scan object.
  • the light reflected from the scanning object is projected onto an electronic printed circuit board (2.2) with a CMOS matrix (2.2.1) focused on the lens (2.3).
  • All devices are located at predetermined angles to each other, which correspond to the Sheplug rule with current algorithms, providing beam focusing in the middle of the sensor scanning range (see table 1).
  • a hole with a diameter of 20.2 mm is made in a larger cylinder of the housing (1).
  • the radiation and reception of the signal from the optical sensor circuit occurs through this round hole.
  • the optical circuit of the sensor (2) is protected from external influences by a protective glass (5) with a diameter of 20.2 mm. Installed in the aforementioned hole
  • the optical circuit of the sensor (2) is protected from external influences by the protective cover (4) of the optical system with a diameter of 57.8 mm.
  • the radiation and reception of the signal from the optical circuit of the sensor occurs through a round hole made in a housing with a diameter of 20.2 mm., In which a protective glass (5) is installed glued into the frame of the hole. After installing the optical circuit of the sensor, this cavity is closed with a round protective cover (4), which is attached to the housing with screws.
  • a laser beam emitted by a laser emitter passes through a protective glass and illuminates objects in the measuring range.
  • the measuring range is an isosceles trapezoid, the small base of which is 3 mm from the body of the laser two-dimensional triangulation sensor, and the larger is 8 mm.
  • the plane of the beam is perpendicular to the plane of the protective cover (4) of the optical circuit of the sensor.
  • the reflected light from the beam from objects falls on a printed circuit board with a CMOS matrix and forms an image, which is then converted into coordinates in range and width.
  • the protective glass (5) of the optical circuit of the sensor is divided into two parts by a thin partition to avoid interference generated due to the appearance of feedback.
  • the power supply and calculation unit (3) is located in the part of the housing, which is a 50 mm diameter coaxial with the truncated cylinder described above. and arc size 240 °.
  • the power supply and calculation unit (3) is protected from external influences by the protective cover (6) of the power supply and calculation unit with a width of 54 mm. and 43 mm long.
  • the power supply and computing unit (3) is an electronic printed circuit board 40 mm wide., 35 mm long and 10 mm high. with the elements installed on it: socket (5.1) for connecting to the processor (5.2) for processing data from the CMOS matrix of the CMOS matrix itself; power management chip (5.3), the input voltage for which is 9-36V; power connector (5.4); data transfer connector (5.5).
  • the main feature of the power supply and calculation unit (3) is its overall dimensions, due to which the power supply and calculation unit can be mounted directly into the laser two-dimensional triangulation sensor, and not separately from it. Weight is limited to 350 g.
  • the bracket has a threaded connection (7.1) for mounting to the laser triangulation sensor housing, and on the other hand, a threaded connection for mounting on any object, for example, on the Tesa Star swivel head (7.2).
  • the installation of the cylindrical bracket (7) to the body of the laser triangulation sensor is carried out using the hole (1.1) and the threaded connection (7.1).
  • the laser triangulation sensor can be immersed in holes up to 200 mm deep.
  • the bracket (7) has a threaded connection (7.2) for attachment to a Tesastar-m, Renishaw PH10 rotary measuring head and their analogs.
  • bracket (7) Inside the bracket (7) are wires for powering the power supply and computing (3) and its connection with a PC (electronic computer) by connecting to the connector (8) of the communication cable.
  • PC electronic computer
  • Connector (8) provides an eight-pin connection.
  • the advantage of using a bracket screwed onto the body of the laser scanner, rather than a solid sensor housing, is the ability to vary its length without changing dimensions of the body of the laser two-dimensional triangulation sensor. This allows you to specialize a laser two-dimensional triangulation sensor for specific tasks and hole depths.
  • the laser two-dimensional triangulation sensor is designed for mounting on Tesastar, Renishaw and Zeiss rotary heads mounted on coordinate measuring machines. It can also be used in specialized solutions equipped with mounting elements corresponding to the mounting hole. An example of such a solution can be the installation of the claimed sensor on the thread cutting machine of the couplings, for which the sensor will be installed on a special high-precision movement mechanism.
  • the weight and dimensions of the laser two-dimensional triangulation sensor provide the ability to rotate it through the above-described rotary heads in the entire range of changes in their angles.
  • the most important difference between the laser two-dimensional triangulation sensor and its analogues is the combination of overall dimensions and weight, which is achieved due to the ergonomic arrangement of electronic components in the laser two-dimensional triangulation sensor, specially selected body geometry, the use of aluminum as the body material and the choice of scanning range. This makes it possible to measure holes with a diameter of 65 mm or more. at a depth of up to 200 mm. with an error of up to 5 microns. at a speed of 409600 points per second, mount the device on Tesastar-type swivel heads and similar light-duty heads (up to 350 gr.), perform full rotation of the Product using such heads.
  • the housing (1) of the laser two-dimensional triangulation sensor is made of aluminum by milling.
  • a cavity with a radius of 28 mm is made in the cylindrical part of the housing (1). for installing and attaching an optical sensor circuit.
  • the signal is transmitted and received by the optical sensor circuit through a round hole in the housing with a diameter of 20.2 mm., In which a protective glass (5) is installed, glued into the frame of the hole. After installing the optical circuit of the sensor, this cavity is closed with a round protective cover (4), which is attached to the housing with screws.
  • a cavity is also made for installing the power supply and computing (3).
  • the power supply and calculation unit (3) is fixed in this cavity with screws. After installing the power supply and computing (3), this cavity is closed by a rectangular protective cover (6), which is screwed to the housing.
  • a hole is made for connecting the sensor optical circuit (2) to the power supply and calculation (3) (27 mm high and 25 mm wide) by power wires, operating mode control wires laser and matrix, as well as wires for transmitting data from the matrix to the computing unit (1.2).
  • the spatial shape of the body is graphically represented in isometric view in figure 2.
  • the OSB is shown in Figure 3. It consists of a laser emitter (2.1) emitting a line that is projected onto the scanning object, an electronic printed circuit board with a CMOS matrix (2.2, 2.2.1), onto which the light reflected from the scanning object is projected, and also focusing lens reflected light (2.3).
  • the power supply and calculation unit is shown in Figure 4. It is a circuit board on which a CMOS connector (5.1) is placed, a CMOS card is connected to this connector using a forty-core cable, and a processor for processing data with CMOS (5.2). Used microprocessor type FGPA; power management chip part (5.3); the power connector (5.4) is connected to a 9-36V power supply, the cable to the connector passes inside the bracket (3); data transfer connector (5.5), which is connected to a PC using a twisted-pair cable over Ethernet, the cable to the connector passes inside the bracket (3).
  • the overall dimensions of the power supply and calculations are 40 * 35 * 10.3 mm. (L * W * H).
  • the bracket is shown in figure 6.
  • the scanner is based on the principle of optical triangulation.
  • the radiation of a semiconductor laser is formed in the form of a line and is projected onto the object.
  • the radiation scattered by the object by the lens is collected on a two-dimensional CMOS matrix.
  • the resulting image of the contour of the object is analyzed by a signal processor that calculates the distance to the object (Z coordinate) for each of the many points along the laser line on the object (X coordinate).
  • Exposure the possibility of changing the exposure of the matrix of a laser two-dimensional triangulation sensor by commands from a personal computer (delay no more than 10 ms) is implemented. It is also possible to enable the Auto Exposure function (automatic exposure adjustment), which is processed on the processor of a laser two-dimensional triangulation sensor. The possibility of reprogramming the AE function on the processor of a laser two-dimensional triangulation sensor has been implemented.
  • Laser output power level the possibility of changing the laser output power of a laser of a two-dimensional triangulation sensor using commands from a personal computer (delay no more than 10 ms) has been realized. It is also possible to enable the Auto Power function (automatic power adjustment), which is processed on the processor of a laser two-dimensional triangulation sensor. The possibility of reprogramming the Auto Power function on the processor of a laser two-dimensional triangulation sensor has been implemented.
  • Working window it is possible to change the working window of the Product matrix from the PC to increase speed (delay not more than 100 ms).
  • Synchronization the ability to change synchronization parameters (along the rising, on the decreasing front of the pulse) is implemented.
  • Operating mode it is possible to change the operating mode of the laser two-dimensional triangulation sensor: image transmission or profile transfer, as well as provide for the possibility of transmitting the profile and image of one result.
  • Test plate the absolute error of the laser two-dimensional triangulation sensor is determined using the test plate.
  • Laser two-dimensional triangulation sensor positioning device the dachik, in turn, is mounted on a Hexagon Dea Global Perfomance portal coordinate measuring machine with a Tesastar-m measuring head or a similar CMM with a similar rotary head.
  • the laser two-dimensional triangulation sensor is attached using the M8 stud screwed into the threaded hole of the laser two-dimensional triangulation sensor to the Tesastar-m measuring head, which also has an M8 mounting hole.
  • the coordinate measuring machine is an attorney and entered into the State Register of Measuring Instruments.
  • the control measuring machine provides the positioning of a laser two-dimensional triangulation sensor with an error of 1.5 + L / 333 ⁇ m. and smooth movement of the laser two-dimensional triangulation sensor relative to the measurement object.
  • the working surface of the plate is scanned at least 5 times in various positions of the laser two-dimensional triangulation sensor relative to the plate, as shown in Figures 7 (a-e).
  • the coordinate system of the laser scanner is shown in Figure 6.
  • Figure 7 a) the Y axis of the scanner is parallel to the plate; b) the scanner is rotated 60 ° around the Z axis; c) the scanner is rotated 60 ° around the Z axis in the opposite direction; d) the scanner is rotated 60 ° to the left around the Y axis; e) the scanner is rotated 60 ° to the right around the Y axis
  • the working surface of the plate is scanned.
  • the result is 5 point clouds, which are then combined using software into one point cloud.
  • a plane is constructed from the common point cloud using the least squares method. For each of the points, using the special software (similar to Geomagic Qulify 12), the distance to the constructed plane is calculated and for these distances the absolute error of laser scanning is determined as the mean square deviation of the points in space from the constructed plane, if the hypothesis of a normal distribution of measured values is not contradicts the results of verification by the Neumann-Pearson criterion.
  • a laser two-dimensional triangulation sensor is considered to have passed the test if the absolute error of the laser scan does not exceed the value indicated in table 1.
  • Table 1 The main characteristics of a laser two-dimensional triangulation sensor.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра. Корпус датчика выполнен цилиндрическим, и состоит из двух соосных цилиндрических, совмещенных торцами, частей. Цилиндрические части корпуса выполнены разного диаметра, в полости большей по диаметру цилиндрической части корпуса датчика расположена оптическая схема датчика, состоящая из лазерного излучателя, электронной печатной платы с вмонтированной CMOS матрицей, установленной под углом к электронной печатной плате фокусирующей линзы. В большей по диаметру цилиндрической части корпуса выполнено отверстие в которое установлено защитное стекло. В полости меньшей по диаметру цилиндрической части корпуса расположен блок питания и вычисления. Блок питания и вычисления состоит из электронной печатной платы с установленными на нее разъемом для подключения к процессору для обработки данных с CMOS матрицы, разъмема подключения CMOS матрицы; микросхемой управления питанием, разъемом питания; разъемом передачи данных на ЭВМ. В совмещенных торцах обеих частей корпуса выполнено отверстие, соединяющее полости обеих частей корпуса, в упомянутом отверстии проложены провода питания, управления режимами работы лазера и матрицы, а также провода передачи данных с матрицы на вычислительный блок. Датчик дополнительно содержит цилиндрический кронштейн, совмещенный соосно со вторым торцом меньшей по диаметру цилиндрической частью корпуса, с расположенными внутри кронштейна проводами питания блока питания и вычисления, и проводами связи с электронно-вычислительной машиной.

Description

Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра
Область техники, к которой относится изобретение
Метрологическая техника для сканирования геометрии поверхности и контроля качества геометрических параметров твердых объектов.
Предшествующий уровень техники
В мире крупными компаниями производителями лазерных 2D сканеров, являющихся аналогами разработке ООО «Геомера», можно считать Keyence, SmartRay, Sensor Instruments, компания Riftek реализует меньшие объемы продукции по сравнению с указанными выше компаниями, но предлагает наиболее близкие аналоги заявленного технического решения:
1) Датчик LJ-G015 производства компании eyence [3] обладает габаритами 70*64*34 мм., что не позволит опустить его в отверстие диаметром 68 мм. Погрешность датчика [4] - ±0,0025 мм. Есть возможность передавать данные непосредственно с CMOS матрицы. ( http://ru.d-test.ru/Ddf/DTC-laser.Ddr)
2) Датчик ЕССО 55.020 производства компании SmartRay [5] обладает габаритами 82*52.5*27.5 мм., что не позволит опустить его в отверстие диаметром 68 мм. Погрешность датчика [5] - ±0,035 мм. Нет возможности передавать данные непосредственно с CMOS MaTomb\.(httDs://riftek.com/media/documents/rf625/manual/2D Laser scanners RF625 Series rus.pdf)
3) Датчик L-LAS-LT-20-CL производства компании Sensor Instruments [5] обладает габаритами 82.26*80*20 мм., что не позволит опустить его в отверстие диаметром 68 мм. Погрешность датчика [5] - ±0,002 мм. Нет возможности передавать данные непосредственно с CMOS матрицы. (http://www. keyence. com/products/measure/laser-2d/li- α/dimensions/index. isp)
4) Датчик RF620S-8 (наиболее близкий аналог) производства компании Riftek [1] способен измерять трубы и муфты диаметром от 110 мм. Погрешность датчика [2] - ±0,002 мм. Есть возможность передавать данные непосредственно с CMOS матрицы, но максимальная частота передачи составляет^ Гц.
(http://www. keyence. com/products/measure/laser-2d/li-g/specs/index. isp)
5) Датчик RF620S1-8 производства компании Riftek [1] способен измерять трубы и муфты диаметром от 50 мм., но глубина измерения от торца муфты и трубы составляет 100 мм. Погрешность датчика [2] - ±0,002 мм. Есть возможность передавать данные непосредственно с CMOS матрицы, но максимальная частота передачи составляет15 Гц. (httD://smartrav.de/DOWNLOADS/Product-Datasheets/DS ЕССО 55.pdf)
6) Датчик RF620S2-8 производства компании Riftek [1] способен измерять трубы и муфты диаметром от 150 мм. Погрешность датчика [2] - +0,002 мм. Есть возможность передавать данные непосредственно с CMOS матрицы, но максимальная частота передачи составляете Гц. (http://www. sensorinstruments. de/pdf/products/344en. pdf) https://riftek.com/media/docurnents/rf620/man/2D Laser scanners RF620 Series rus.pdf
Недостатком всех указанных аналогов, кроме RF620S-8, является невозможность сканирования отверстий муфт диаметром от 68 мм. A RF620S-8 не способен производить измерения в самой узкой части на расстоянии от торца не менее 132 мм. Основной проблемой для решения такой задачи существующими моделями лазерных триангуляционных 2D сканеров являются их габаритные размеры.
Достаточной погрешностью для образмеривания поверхности муфт нефтяного сортамента является ±0,005 мм. Это требование должно соблюдаться для рассматриваемых моделей.
Также для реализации адаптивных алгоритмов при сканировании резьбы муфт нефтяного сортамента необходима возможность скоростного передачи данных (100 Гц) данных непосредственно с самой CMOS матрицы датчика на ПК, что зачастую либо отсутствует у аналогичных моделей, либо реализовано с очень низкой скоростью. Сущность изобретения
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание лазерного триангуляционного двухмерного сканера, обеспечивающего сканирование поверхности отверстий диаметром от 65 мм. на расстоянии от торца не менее 132 мм.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении скорости считывания данных, в повышении точности сканирования, в снижении погрешности сканирования до ±0,005 мм.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра, содержащий корпус, лазерный излучатель, CMOS матрицу, отличающийся тем, что корпус датчика выполнен цилиндрическим, и состоит из двух соосных цилиндрических, совмещенных торцами, частей, при этом цилиндрические части корпуса выполнены разного диаметра, в полости большей по диаметру цилиндрической части корпуса датчика расположена оптическая схема датчика, состоящая из лазерного излучателя, электронной печатной платы с вмонтированной CMOS матрицей, установленной под углом к электронной печатной плате фокусирующей линзы, при этом в большей по диаметру цилиндрической части корпуса, на боковой поверхности, выполнено отверстие в которое установлено защитное стекло; в полости меньшей по диаметру цилиндрической части корпуса расположен блок питания и вычисления, состоящий из электронной печатной платы с установленными на нее разъемом для подключения к процессору для обработки данных с CMOS матрицы, разъмема подключения CMOS матрицы; микросхемой управления питанием, разъемом питания; разъемом передачи данных на ЭВМ; при этом в совмещенных торцах обеих частей корпуса выполнено отверстие, соединяющее полости обеих частей корпуса, в упомянутом отверстии проложены провода питания, управления режимами работы лазера и матрицы, а также провода передачи данных с матрицы на вычислительный блок; причем датчик дополнительно содержит цилиндрический кронштейн, совмещенный соосно со вторым торцом меньшей по диаметру цилиндрической частью корпуса, с расположенными внутри кронштейна проводами питания блока питания и вычисления, и проводами связи с электронно-вычислительной машиной. В частном случае реализации заявленного изобретения цилиндрические части корпуса выполнены длиной 22,5 мм и 57 мм., и диаметром 60 мм и 50 мм соответственно, при этом меньшая по диаметру цилиндрическая часть корпуса усечена по хорде длиною 44,9 мм.
В частном случае реализации заявленного изобретения лазерный излучатель выполнен диаметром 12 мм и длиной 20 мм, электронная печатная плата выполена шириной 20 мм. и длиной 20 мм, и расположена под углом 60° к лазерному излучателю, а фокусирующая линза выполнена диаметром 8 мм. и установлена под углом 55° к плате с CMOS матрицей.
В частном случае реализации заявленного изобретения электронная печатная плата блока питания и вычисления выполнена шириной 40 мм., длиной 35 мм и высотой 10 мм. с установленными на ней элементами, а микросхема управления питанием выполенна с входным напряжением 9-36В.
В частном случае реализации заявленного изобретения лазерный излучатель генерирует луч в видимом диапазоне длиной волны 640 нм., В частном случае реализации заявленного изобретения оптическая схема датчика защищена от внешнего воздействия защитной крышкой оптической системы диаметром 57,8 мм., и защитным стеклом диаметром 20,2 мм.
В частном случае реализации заявленного изобретения диапазон измерения датчика представляет собой равнобедренную трапецию, малое основание которой
з отстоит от корпуса лазерного двумерного триангуляционного датчика на 3 мм, большее - на 8 мм.
В частном случае реализации заявленного изобретения защитное стекло оптической схемы датчика разделено на две части перегородкой.
В частном случае реализации заявленного изобретения кронштейн выполнен диаметром 22 и длиной 126 мм.
В частном случае реализации заявленного изобретения кронштейн выполнен с возможностью крепления к поворотной измерительной головке.
В частном случае реализации заявленного изобретения корпус датчика и кронштейн выполнены из алюминия.
Технический результат заявленного изобретения достигается особой компановкой оптической и электрической схемы, деталей корпуса, кронштейна, диапазона измерения, веса корпуса датчика и его габаритных размеров.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного лазерного двумерного триангуляционного датчика для измерения отверстий малого диаметра с использованием чертежей, на которых показано: Фиг. 1 - общий вид лазерного двумерного триангуляционного датчика
Фиг.2 - корпус лазерного двумерного триангуляционного датчика;
Фиг.З - оптическая схема лазерного двумерного триангуляционного датчика;
Фиг.4 - блок питания и вычисления лазерного двумерного триангуляционного датчика Фиг.5 - кронштейн
Фиг.6 - система координат лазерного двумерного триангуляционного датчика
Фиг.7 - положения лазерного двумерного триангуляционного датчика: а) ось Y сканера параллельна пластине; б) сканер повернут на 60е вокруг оси Z; в) сканер повернут на 60° вокруг оси Z в обратном направлении; г) сканер повернут на 60° влево вокруг оси Y; д) сканер повернут на 60° вправо вокруг оси Y. На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - корпус лазерного двумерного триангуляционного датчика; 1.1 - отверстие; 1.2 - вычислительный блок; 2 - оптическая схема датчика; 2.1 - лазерный излучатель;2.2 - электронная печатная плата; 2.2.1 - CMOS матрица; 2.3 - фокусирующая линза; 3 - блок питания и вычисления; 4 - защитная крышка оптической схемы датчика; 5 - защитное стекло оптической схемы датчика; 5.1 - разъем для подключения к процессору; 5.2 - процессор для обработки данных CMOS матрицы; 5.3 -микросхема управления питанием;5.4 - разъем питания; 5.5 - разъем передачи данных; 6 - защитная крышка блока питания и вычисления; 7 - цилиндрический кронштейн; 7.1 - резьбовое соединение; 7.2 - резьбовое соединение; 8 - разъем; Раскрытие изобретения
Лазерный двумерный триангуляционный датчик представляет из себя электронное устройство в металлическом корпусе (1).
Корпус (1) лазерного триангуляционного датчика представляет собой деталь, выполненную в виде двух совмещенных цилиндров длиной 22,5 мм и 57 мм., и диаметром 60 мм и 50 мм соответственно, второй цилиндр является усеченным по хорде длиною 44,9 мм.
Особенностью корпуса (1 ) являются его цилиндрическая форма с усечением, что позволяет вращать лазерный двумерный триангуляционный датчик непосредственно в отверстии, а также менять углы сканирования в плоскости лазерного луча, не касаясь при этом поверхности сканируемой детали. Это позволяет экономить время на операциях погружения и выведения лазерного двумерного триангуляционного датчика из отверстия сканируемой детали при смене углов сканирования.
В большем по диаметру цилиндре корпуса (1 ) расположены электронные компоненты лазерного двумерного триангуляционного датчика: лазерный излучатель (2.1) диаметром 12 мм и длиной 20 мм, электронная печатная плата (2.2) шириной 20 мм. и длиной 20 мм, и расположенную под углом 60° к лазерному излучателю, вмонтированную на плату CMOS матрицу (2.2.1 ), и фокусирующую линзу (2.3) диаметром 8 мм. и стоящую под углом 55° к плате с CMOS матрицей. Упомянутые компоненты представляют собой оптическую схему датчика (2).
Лазерный излучатель (2.1) генерирует луч в видимом диапазоне длиной волны 640 нм., который при помощи линзы разворачивается в линию. Линия которая проецируется на объекте сканирования. На электронную печатную плату (2.2) с CMOS матрицей (2.2.1) проецируется, сфокусированный линзой (2.3) отраженный от объекта сканирования свет.
Все устройства расположены под заданными, соответствующими правилу Шеплуга при текущих алгоритмах, углами друг к другу, обеспечивающими фокусировку луча в середине диапазона сканирования датчика (см. таблицу 1). В большем по диаметру цилиндре корпуса (1), на боковой поверхности, выполнено отверстие диаметром 20.2 мм. Излучение и прием сигнала оптической схема датчика происходит через данное круглое отверстие. Оптическая схема датчика (2) защищена от внешнего воздействия защитным стеклом (5) диаметром 20,2 мм., установленным в упомянутоее отверстие
Оптическая схема датчика (2) защищена от внешнего воздействия защитной крышкой (4) оптической системы диаметром 57,8 мм.
Излучение и прием сигнала оптической схема датчика происходит через круглое отверстие, выполненное в корпусе диаметром 20,2 мм., в котором установлено защитное стекло (5), вклеенное в рамку отверстия. После установки оптической схемы датчика данная полость закрывается круглой защитной крышкой (4), которая крепится к корпусу винтами.
Лазерный луч, излучаемый лазерным излучателем, проходит через защитное стекло и освещает предметы, находящиеся в диапазоне измерения.
Диапазон измерения представляет собой равнобедренную трапецию, малое основание которой отстоит от корпуса лазерного двумерного триангуляционного датчика на 3 мм, большее - на 8 мм.
Плоскость луча перпендикулярна плоскости защитной крышки (4) оптической схемы датчика. Отраженный свет луча от предметов падает на печатную плату с CMOS матрицей и формирует изображение, которое после пересчитывается в координаты по дальности и по ширине.
Оригинальность конструкции состоит в том, что каналы излучения и приема находятся очень близко друг к другу, поэтому защитное стекло (5) оптической схемы датчика разделено на две части тонкой перегородкой, чтобы избежать помех, генерируемых в связи с появлением обратной связи. Во втором цилиндре корпуса лазерного двумерного триангуляционного датчика расположен блок питания и вычисления (3)(БПВ). Блок питания и вычисления (3) расположен в части корпуса, представляющей собой соосный с описанным выше усеченный цилиндр, диаметром 50 мм. и размером дуги 240°. От внешнего воздействия блок питания и вычисления (3) защищен защитной крышкой (6) блока питания и вычисления шириной 54 мм. и длиной 43 мм.
Блок питания и вычисления (3) представляет из себя электронную печатную плату шириной 40 мм., длиной 35 мм и высотой 10 мм. с установленными на ней элементами: разъем (5.1) для подключения к процессору (5.2) для обработки данных с CMOS матрицы самой CMOS матрицы; микросхема управления питанием (5.3), входным напряжением для которой является 9-36В; разъем питания (5.4); разъем передачи данных (5.5).
Основной особенностью блока питания и вычисления (3) является ее массогабаритные размеры, за счет чего блок питания и вычисления возможно монтировать непосредственно в лазерный двумерный триангуляционный датчик, а не отдельно от него. Вес ограничивается 350 г.,
Цилиндрический кронштейн (7) диаметром 22 и длиной 126 мм. С одной стороны, у кронштейна резьбовое соединение (7.1) для монтажа к корпусу лазерного триангуляционного датчика, с другой стороны резьбовое соединение для монтажа на каком-либо объекте, например на поворотной головке Tesa Star(7.2). Монтаж цилиндрического кронштейна (7) к корпусу лазерного триангуляционного датчика производится при помощи отверстия (1.1) и резьбового соединения (7.1).
В сборке кронштейна с корпусом обеспечивает возможность погружения лазерного триангуляционного датчика в отверстия глубиной до 200 мм.
Кронштейн (7) обладает резьбовым соединением (7.2) для крепления к поворотной измерительной головке типа Tesastar-m, Renishaw РН10 и их аналогов.
Внутри кронштейна (7) расположены провода для питания блока питания и вычисления (3) и его связи с ПК (электронно-вычислительной машиной) при помощи подключения к разъему (8) кабеля связи.
Разъем (8) обеспечивает восьмиконтактное соединение. Преимуществом применения кронштейна, привинчивающегося к корпусу лазерного сканера, а не цельного корпуса датчика, является возможность варьировать его длину, при этом не изменяя габаритов корпуса лазерного двумерного триангуляционного датчика. Это позволяет специализировать лазерный двумерный триангуляционный датчик под конкретные задачи и глубины отверстий.
Лазерный двумерный триангуляционный датчик предназначен для монтажа на поворотные головки типа Tesastar, Renishaw и Zeiss, установленные на координатно- измерительных машинах. Также он может использоваться в специализированных решениях, оснащенных элементами для монтажа, соответствующими отверстию для крепления. Примером такого решения может быть установка заявленного датчика на станок нарезки резьбы муфт, для чего датчик будет установлен на специальный высокоточный механизм перемещения.
Вес и габариты лазерного двумерного триангуляционного датчика обеспечивают возможность его поворота посредством описанных выше поворотных головок во всем диапазоне изменения их углов.
Наиболее важным отличием лазерного двумерного триангуляционного датчика от аналогов является сочетание габаритных размеров и веса, что достигается за счет эргономичного расположения электронных компонентов в лазерном двумерном триангуляционном датчике, специально подобранной геометрии корпуса, использования алюминия в качестве материала корпуса и выбора диапазона сканирования. Это дает возможность проводить измерения отверстий диаметром от 65 мм. на глубине до 200 мм. с погрешностью до 5 мкм. со скоростью 409600 точек в секунду, монтировать прибор на поворотные головки типа Tesastar и аналогичные головки малой грузоподъемности (до 350 гр.), производить полноценное вращение Прибора при помощи таких головок.
Пример
Корпус (1) лазерного двумерного триангуляционного датчика выполнен из алюминия путем фрезерования. В цилиндрической части корпуса (1 ) выполнена полость радиусом 28 мм. для установки и крепления оптической схемы датчика. Излучение и прием сигнала оптической схема датчика происходит через круглое отверстие в корпусе диаметром 20,2 мм., в котором установлено защитное стекло (5), вклеенное в рамку отверстия. После установки оптической схемы датчика данная полость закрывается круглой защитной крышкой (4), которая крепится к корпусу винтами.
В части корпуса, представляющей собой усеченный цилиндр также выполнена полость для установки блока питания и вычисления (3). Блок питания и вычисления (3) закреплен в данной полости при помощи винтов. После установки блока питания и вычисления (3) данная полость закрывается прямоугольной защитной крышкой (6), которая крепится к корпусу винтами. Между полостью для установки блока питания и вычисления (3) и полостью для установки оптической схемы датчика (2) при помощи фрезерования выполнено отверстие для соединения оптической схемы датчика (2) с блоком питания и вычисления (3) (высотой 27 и шириной 25 мм) проводами питания, проводами управления режимами работы лазера и матрицы, а также проводами передачи данных с матрицы на вычислительный блок (1.2).
Пространственная форма корпуса наглядно представлена на изометрическом виде на Фиг.2. ОСП представлена на чертеже 3. Она состоит из лазерного излучателя (2.1), излучающего линию, которая проецируется на объекте сканирования, электронной печатной платы с CMOS матрицей (2.2, 2.2.1 ), на которую проецируется отраженный от объекта сканирования свет, а также фокусирующей отраженный свет линзы (2.3).
Все устройства расположены под заданными углами друг к другу, соответствующими правилу шемпфлуга для данных габаритных рамеров, обеспечивающими плоскость резкого фокуса в середине диапазона сканирования Прибора (см. таблицу 1). Габаритные размеры всей схемы составляют 42,24*32,93*20 мм. (Д*Ш*В). На чертеже 3 также изображено условное излучение лазера в плоскости луча и изометрический вид схемы, что наглядно показывает взаимное расположение деталей и излучаемой линии.
Блок питания и вычисления представлен на чертеже 4. Он представляет собой монтажную плату, на которой размещеныразъем для подключения CMOS (5.1), плата CMOS присоединяется к этому разъему при помощи сорокажильного шлейфа;процессор для обработки данных с CMOS (5.2). Используется микропроцессор типа FGPA; микросхема управления питанием деталь (5.3); разъем питания (5.4) подключается к питанию 9-36В, кабель к разъему проходит внутри кронштейна (3); разъем передачи данных (5.5), который подключается к ПК при помощи кабеля типа витая пара по Ethernet, кабель к разъему проходит внутри кронштейна (3). Габаритные размеры блока питания и вычисления составляют 40*35*10,3 мм. (Д*Ш*В). Кронштейн представлен на чертеже 6. Он представляет собой трубку, одна часть которой крепится к корпусу датчика, а другая к поворотной головке координатно-измерительной машины. Внутри кронштейна проложен кабель питания и связи БПВ и ПК. Для подключения Прибора к ПК и питанию используется разъем (8). На кронштейне путем фрезеровки сделано место для крепления разъема. Материал исполнения кронштейна - сталь.
Работа устройства
В основу работы сканера положен принцип оптической триангуляции. Излучение полупроводникового лазера формируется в виде линии и проецируется на объект. Рассеянное на объекте излучение объективом собирается на двумерной CMOS- матрице.
Полученное изображение контура объекта анализируется сигнальным процессором, который рассчитывает расстояние до объекта (координата Z) для каждой из множества точек вдоль лазерной линии на объекте (координата X).
Конфигурационные параметры лазерного двумерного триангуляционного датчика
1) Экспозиция: реализована возможность изменения экспозиции матрицы лазерного двумерного триангуляционного датчика командами с персонального компьютера (задержка не более 10 мсек). Также реализована возможность включения функции Автоэкспозиции (автоматической подстройки экспозиции), которая обрабатывается на процессоре лазерного двумерного триангуляционного датчика. Реализована возможность перепрограммирования функции Автоэкспозиции на процессоре лазерного двумерного триангуляционного датчика.
2) Уровень выходной мощности лазера: р еализована возможность изменения выходной мощности лазера лазерного двумерного триангуляционного датчика командами с персонального компьютера (задержка не более 10 мсек). Также реализована возможность включения функции Автомощности (автоматической подстройки мощности), которая обрабатывается на процессоре лазерного двумерного триангуляционного датчика. Реализована возможность перепрограммирования функции Автомощности на процессоре лазерного двумерного триангуляционного датчика.
3) Рабочее окно: реализована возможность изменения с ПК рабочего окна матрицы Прибора для увеличения быстродействия (задержка не более 100 мсек).
4) Синхронизация: реализована возможность изменения параметров синхронизации (по нарастающему, по убывающему фронту импульса).
5) Режим работы: реализована возможность изменения режима работы лазерного двумерного триангуляционного датчика: передача изображения или передача профиля, а также предусмотреть возможность передачи профиля и изображения одного результата.
Программа и методика испытаний лазерного двумерного триангуляционного датчика
Испытания проводятся на следующих технических средствах:
Плита поверочная: абсолютная погрешность лазерного двумерного триангуляционного датчика определяется при помощи плиты поверочной. Устройство позиционирования лазерного двумерного триангуляционного датчика: дачик в свою очередь закреплен на портальной координатно-измерительной машине (КИМ) Hexagon Dea Global Perfomance с измерительной головкой Tesastar-m или аналогичной КИМ с аналогичной поворотной головкой. Лазерный двумерный триангуляционный датчик прикрепляется при помощи шпильки М8, ввинченной в резьбовое отверстие лазерного двумерного триангуляционного датчика, к измерительной головке Tesastar-m, обладающей также крепежным отверстием М8. Координатно- измерительная машина является поверенной и внесенной в Государственный реестр средств измерения. Контрольно измерительная машина обеспечивает позиционирование лазерного двумерного триангуляционного датчика с погрешностью 1 ,5 + L/333 мкм. и плавное перемещение лазерного двумерного триангуляционного датчика относительно объекта измерения.
1) Определение абсолютной погрешности лазерного двумерного триангуляционного датчика
Рабочая поверхность плиты сканируется не менее 5 раз в различных положениях лазерного двумерного триангуляционного датчика относительно плиты, как показано на рисунках 7 (а-д). Система координат лазерного сканера показана на рисунке 6
Рисунок 7. а) ось Y сканера параллельна пластине; б) сканер повернут на 60° вокруг оси Z; в) сканер повернут на 60° вокруг оси Z в обратном направлении; г) сканер повернут на 60° влево вокруг оси Y; д) сканер повернут на 60° вправо вокруг оси Y
Для каждого положения лазерного двумерного триангуляционного датчика сканируется рабочая поверхность плиты. В результате получается 5 облаков точек, которые затем с помощью ПО объединяются в одно облако точек.
Требуется создать плоскость, которая будет состоять из точек полученного общего облака точек. По общему облаку точек методом наименьших квадратов строится плоскость. Для каждой из точек с помощью специального программного обеспечения (аналогичного Geomagic Qulify 12) рассчитывается расстояние до построенной плоскости и для этих расстояний определяется значение абсолютной погрешности лазерного сканирования как среднего квадратичного отклонения значений точек в пространстве от построенной плоскости, если гипотеза о нормальном распределении измеренных значений не противоречит результатам проверки по критерию Неймана-Пирсона.
Лазерный двумерный триангуляционный датчик считается прошедшим испытания, если абсолютная погрешность лазерного сканирования не превышает значения, указанного в таблице 1. Таблица 1. Основные характеристики лазерного двумерного триангуляционного датчика.
Figure imgf000014_0001

Claims

Формула изобретения
1. Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра, содержащий корпус, лазерный излучатель, CMOS матрицу.отличающийся тем, что корпус датчика выполнен цилиндрическим, и состоит из двух соосных цилиндрических, совмещенных торцами, частей, при этом цилиндрические части корпуса выполнены разного диаметра, в полости большей по диаметру цилиндрической части корпуса датчика расположена оптическая схема датчика, состоящая из лазерного излучателя, электронной печатной платы с вмонтированной CMOS матрицей, установленной под углом к электронной печатной плате фокусирующей линзы, при этом в большей по диаметру цилиндрической части корпуса, на боковой поверхности, выполнено отверстие в которое установлено защитное стекло; в полости меньшей по диаметру цилиндрической части корпуса расположен блок питания и вычисления, состоящий из электронной печатной платы с установленными на нее разъемом для подключения к процессору для обработки данных с CMOS матрицы, разъмема подключения CMOS матрицы; микросхемой управления питанием, разъемом питания; разъемом передачи данных на ЭВМ; при этом в совмещенных торцах обеих частей корпуса выполнено отверстие, соединяющее полости обеих частей корпуса, в упомянутом отверстии проложены провода питания, управления режимами работы лазера и матрицы, а также провода передачи данных с матрицы на вычислительный блок; причем датчик дополнительно содержит цилиндрический кронштейн, совмещенный соосно со вторым торцом меньшей по диаметру цилиндрической частью корпуса, с расположенными внутри кронштейна проводами питания блока питания и вычисления, и проводами связи с электронно-вычислительной машиной.
2. Датчик по п.1 отличающийся тем, что цилиндрические части корпуса выполнены длиной 22,5 мм и 57 мм., и диаметром 60 мм и 50 мм соответственно, при этом меньшая по диаметру цилиндрическая часть корпуса усечена по хорде длиною 44,9 мм.
3. Датчик по п.1 отличающийся тем, что лазерный излучатель выполнен диаметром 12 мм и длиной 20 мм, электронная печатная плата выполена шириной 20 мм. и длиной 20 мм, и расположена под углом 60° к лазерному излучателю, а фокусирующая линза выполнена диаметром 8 мм. и установлена под углом 55° к плате с CMOS матрицей.
4. Датчик по п.1 отличающийся тем, что электронная печатная плата блока питания и вычисления выполнена шириной 40 мм., длиной 35 мм и высотой 10 мм. с установленными на ней элементами, а микросхема управления питанием выполенна с входным напряжением 9-36В.
5. Датчик по п.1 отличающийся тем, что лазерный излучатель генерирует луч в видимом диапазоне длиной волны 640 нм.,
6. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что оптическая схема датчика защищена от внешнего воздействия защитной крышкой оптической системы диаметром 57,8 мм., и защитным стеклом диаметром 20,2 мм.
7. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что диапазон измерения датчика представляет собой равнобедренную трапецию, малое основание которой отстоит от корпуса лазерного двумерного триангуляционного датчика на 3 мм, большее - на 8 мм.
8. Датчик по п.1, отличающийся тем, что защитное стекло оптической схемы датчика разделено на две части перегородкой.
9. Датчик по п.1, отличающийся тем, что кронштейн выполнен диаметром 22 и длиной 126 мм.
10. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что кронштейн выполнен с возможностью крепления к поворотной измерительной головке.
11. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что корпус датчика и кронштейн выполнены из алюминия.
12.
PCT/RU2016/000163 2016-03-22 2016-05-11 Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра WO2017164761A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/087,766 US10451406B2 (en) 2016-03-22 2016-05-11 Two-dimensional laser triangulation sensor for measuring small diameter holes

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016110436 2016-03-22
RU2016110436A RU2625001C1 (ru) 2016-03-22 2016-03-22 Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017164761A1 true WO2017164761A1 (ru) 2017-09-28

Family

ID=59495502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000163 WO2017164761A1 (ru) 2016-03-22 2016-05-11 Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10451406B2 (ru)
RU (1) RU2625001C1 (ru)
WO (1) WO2017164761A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112815866A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 沈阳理工大学 一种基于激光轮廓扫描的内螺纹检测仪及其检测方法
DE102022108725B4 (de) * 2022-04-11 2023-11-09 SmartRay GmbH Optische Prüfvorrichtung sowie Baukasten zu seiner Erstellung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BY6564C1 (ru) * 2001-12-12 2004-09-30
RU112756U1 (ru) * 2011-08-10 2012-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "АГРОЭЛ" Устройство для лазерной триангуляции
US20150062585A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-05 United Sciences, Llc Optical Scanning And Measurement

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2093536B1 (en) * 2006-12-13 2021-01-20 Nikon Corporation Measurement device and measurement method
CN104121872B (zh) * 2013-04-26 2018-04-13 通用电气公司 表面粗糙度测量装置
SI2957859T1 (sl) * 2014-06-18 2018-12-31 Sturm Maschinen- & Anlagenbau Gmbh Preiskovalna naprava in postopek za preiskovanje notranjih sten praznega telesa
US10859376B2 (en) * 2016-02-25 2020-12-08 Mitutoyo Corporation Information processing apparatus, information processing method, and non-transitory computer readable recording medium

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BY6564C1 (ru) * 2001-12-12 2004-09-30
RU112756U1 (ru) * 2011-08-10 2012-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "АГРОЭЛ" Устройство для лазерной триангуляции
US20150062585A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-05 United Sciences, Llc Optical Scanning And Measurement

Also Published As

Publication number Publication date
RU2625001C1 (ru) 2017-07-11
US10451406B2 (en) 2019-10-22
US20190113331A1 (en) 2019-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11036057B2 (en) System and method for reduced-speckle laser line generation
NO174025B (no) System for punktvis maaling av romlige koordinater
CN106153074B (zh) 一种惯性测量组合动态导航性能的光学标定系统和方法
JP2007139776A5 (ru)
JP2007139776A (ja) 光学式エッジ急変部ゲージ
WO2010107434A1 (en) Optical gage and three-dimensional surface profile measurement method
CA2541635A1 (en) Hybrid sensing apparatus for adaptive robotic processes
JP2016530485A (ja) 改善された高いダイナミックレンジを有するレーザラインプローブ
RU2625001C1 (ru) Лазерный двумерный триангуляционный датчик для измерения отверстий малого диаметра
US11402203B2 (en) Sensor module for applications with handheld rangefinder instrument
CN110953996A (zh) 测量系统以及带有孔的轴的制造方法
US11763491B2 (en) Compensation of three-dimensional measuring instrument having an autofocus camera
JP2008268024A (ja) 追尾式レーザ干渉計による測定方法および測定装置
CN103712572A (zh) 结构光源与相机结合的物体轮廓三维坐标测量装置
JP2020193889A (ja) 位置決め装置、孔検査装置、位置決め方法及び孔検査方法
JP6309938B2 (ja) ３次元位置計測システム、３次元位置計測用プローブ、及びキャリブレータ
JP2017003938A (ja) 光源装置及びこの光源装置を用いた光走査装置、物体検出装置
EP4386677A2 (en) Compensation of three-dimensional measuring instrument having an autofocus camera
CN104807403A (zh) 一种用于大型工件尺寸测量的主动光测棒
US9605954B2 (en) Distance measuring laser pointer
KR20150071324A (ko) 레이저 거리 측정 장치 및 제어방법
US20170045353A1 (en) Interferometric displacement sensor for integration into machine tools and semiconductor lithography systems
RU2399024C2 (ru) Бесконтактный измеритель профиля
CN218455443U (zh) 激光跟踪仪姿态测量校准装置
CN113758499B (zh) 确定定位传感器装配偏差补偿参数的方法、装置和设备

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16895626

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16895626

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 13/05/2019)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16895626

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1