Методика проектирования триангуляционных измерительных систем для промышленного контроля и дефектации изношенных деталей

• Автор: Венедиктов, Анатолий Захарович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 226 с. : ил.

1. Факторы, влияющие на погрешность измерения бесконтактными

триангуляционными системами

1.1. Вводные замечания

1.2. Конструктивные параметры триангуляционных измерителей,

влияющие на погрешность измерения

1.2.1. Структурная схема триангуляционного измерителя

1.2.2. Обоснование величины угла триангуляции

1.2.3. Значение рабочего расстояния и диапазона измерения

1.2.4. Влияние плоскости и базиса триангуляции

1.2.5. Ошибки оптико - электронной приемной системы

1.3. Влияние параметров источников и структуры излучения

1.3.1. Типы источников излучения
1.3.2. Влияние размера и структуры зондирующего лазерного пятна
1.3.3. Принципиальные факторы, ограничивающие предельно
достижимую точность триангуляционных систем
1.4. Параметры оптической системы переноса изображения пятна в
активную область фотоприемника
1.4.1. Параметры оптической системы
1.4.2. Типы и параметры приемников
1.5. Влияние формы, геометрии, микротопологии поверхностей
измеряемых деталей
1.6. Влияние шумов при считывании сигналов
1.7. Выводы
2. Оценка влияния на погрешность измерения параметров и
характеристик триангуляторов
2.1. Вводные замечания
2.2. Исследование характеристик диффузного отражения лазерного

луча от стальных эталонных образцов шероховатостей типовых поверхностей при различных видах механической обработки
2.2.1. Цель экспериментальных исследований
2.2.2. Объект, оборудование и приборы для проведения исследований
2.2.3. Исследование диффузного отражения зондирующего пятна
различных размеров
2.3. Оценка геометрического смещения энергетического центра пятна
изображении
2.4. Точность оценки энергетического центра пятна в зависимости от
порога и времени экспозиции
2.5. Снижение уровня помех при оптическом переносе зондирующего
пятна в плоскость активной области фотоприемника
2.6. Методические положения по обеспечению соответствия структур
изображения и объекта
2.7. Математическая модель триангуляционного измерителя,
позволяющая определить его конструктивные параметры, соответствующие минимальной погрешности измерения
2.8. Выводы
3. Принципы проектирования бесконтактных триангуляционных
измерительных систем
3.1. Вводные замечания
3.2. Организационная структура измерительной системы для типовых
деталей машиностроения
3.3. О влиянии степени точности изготовления конструкции триангуляционных измерителей на погрешность измерения
3.4. Обоснование выбора параметров приемной оптической системы
3.5. Общая методика обработки сигналов при считывании информации
с ПЗС приемника
3.5.1. Структурная схема обработки сигнала

3.5.2. Повышение точности измерений путем ограничения помех
3.5.3 Влияние фильтрации сигнала на точность измерений
3.6. Программное и математическое обеспечение работы
триангуляционных измерительных систем
3.6.1. Программный комплекс лазерной электронной триангуляционной
измерительной системы
3.6.2. Математическое обеспечение обработки результатов измерения
поверхностей деталей
3.7. Метод обеспечения параметров точности измерения различных
деталей
3.8. Методика проектирования триангуляционных измерительных
систем
3.9. Выводы
4. Практические аспекты использования результатов исследований
при внедрении разработок в производство
4.1. Вводные замечания
4.2. Общие характерные признаки лазерных триангуляционных
измерительных систем и особенности конструктивных решений основных подсистем их составляющих
4.3. Триангуляционная система измерения параметров колесных пар
«Профиль»
4.4. Триангуляционная система измерения параметров колесных
пар на ходу поезда «Экспресс-Колесо»
4.5. Триангуляционная система измерения параметров пружин
4.6. Триангуляционная система измерения геометрических параметров
тележек грузовых вагонов «Спрут-М»
4.7. Триангуляционная система измерения параметров автосцепок
«Кит»
4.8. Триангуляционная система измерения геометрических параметров
тормозного башмака «Скан-1»

Хотя в большинстве случаев наблюдается монотонное изменение отражательной способности при увеличении класса чистоты, ряд поверхностей характеризуется аномальным поведением. Так, например, поверхность торцевого фрезерования при определенных диаметрах зондирующего пятна имеет экстремум ( максимум ) отражательной способности, соответствующий 5-ому классу чистоты обработки. Это объясняется уменьшением шага профиля на 5-ом классе и соответствующим увеличением на одном и том же участке поверхности числа микрофацет, что ведет, в конечном итоге, к росту величины отраженного излучения. По мере дальнейшего увеличения класса чистоты обработки наблюдается существенное снижение высоты уровня профиля неровностей и шага профиля, что приводит к уменьшению общей площади микрофацет и, соответственно, к снижению отражательной способности.
Однако при шлифовании и доводке размер микрофацет от боковых граней неровностей снижается до нуля, и они практически исчезают. Вся отражающая поверхность представляет собой совокупность плоских вершин неровностей с практически незаметными впадинами, отражение от которых начинает носить зеркальный характер, и их отражающие свойства в направлении приемника уменьшаются. В таблице 2.2 приведена доля ореола, (%), в общем количестве засвеченных пикселей в пятне изображения.
Таблица 2
Диаметр зондирующего пятна, мм Фрезерование, 4 класс Строгание, 7 класс Шлифование, 7 класс Доводка, 11 класс
2 78 79 78
1 74 71 74
0,08 68 65 67
Из Таблицы 2.2 следует, что доля пикселей в ореоле, являющемся источником шумов, зависит от диаметра зондирующего пятна. Средний