Оптоэлектронные устройства дистанционного контроля геометрических параметров профильных объектов

• Автор: Малышева-Стройкова, Александра Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

1.1 Анализ и классификация профильных объектов

1.2 Классификация и сравнительная характеристика методов и устройств контроля геометрических параметров профильных объектов

Требования к устройствам контроля

1.3 Основные направления развития оптоэлектронных измерительных устройств геометрических параметров профильных объектов
1.4 Теоретические проблемы построения оптоэлектронных дистанционных устройств контроля геометрических параметров профильных объектов. Основные задачи исследований

1.5 Выводы по главе

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ДИСТАНЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
2.1 Обобщённая математическая модель оптоэлектронного дистанционного контроля геометрических параметров профильных объектов
2.2 Математическая модель оптоэлектронных методов контроля геометрических параметров профильных объектов с угловым лазерным сканированием.
2.3 Математическая модель оптоэлектронных методов контроля с линейным сканированием
2.4 Математическая модель группового контроля геометрических параметров труб
Выводы по главе
3 ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА, СХЕМОТЕХНИКА И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
3.1 Обобщённая структура и датчики устройств контроля
3.2 Техническая реализация оптоэлектронного устройства группового дистанционного контроля геометрических параметров труб
3.3 Алгоритм обработки изображения группы труб на раскаточном столе.
3.4 Выводы по главе
4 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
4.1 Структура погрешностей. Постановка метрологической задачи при контроле профильных объектов
4.2 Основные погрешности
4.3 Дополнительные погрешности и методы повышения точности оптоэлектронных устройств дистанционного контроля геометрических параметров профильных объектов
Выводы по главе
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
5.1 Цель и задачи экспериментальных исследований. Разработка программы испытаний
5.2 Испытания макетного образца устройства контроля геометрических параметров профильных объектов с угловым и линейным сканированием
5.3 Лабораторные и производственные испытания устройства дистанционного контроля геометрических параметров труб
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время важной задачей машиностроения является создание средств высокопроизводительного контроля геометрических параметров изделий сложной формы. С развитием технологий обработки материалов, складывается такая ситуация, что значительно быстрее можно изготовить изделие сложной формы, чем ее проконтролировать традиционными средствами. Причем надо контролировать каждое изделие, несколько раз, на разных стадиях технологии. Гео-метрию каждого изделия требуется контролировать независимо от того, какая используется технология и станки. Точность геометрии изделий по любой технологии определяется точностью средств контроля их геометрии.
Под объектами контроля в данной диссертации рассматриваются трубы, емкости, корпуса и элементы летательных аппаратах, строительные конструкции, измерение которых контактными методами достаточно затруднительно. Под термином «геометрические параметры» (ГП) подразумеваются линейные и угловые величины, а также соотношения между ними, характеризующие форму объекта и взаимное расположение его элементов. В качестве основной рассматривается задача контроля длины прямолинейных отрезков, как наиболее общая.
Существующие средства контроля геометрии изделий не отвечают современным требованиям. Контактные механические средства: шаблонные приборы, координатно-измерительные машины устарели, имеют низкую производительность, большие габариты, не мобильны. Классическими измерительными устройствами являются механические контактные измерительные машины, позволяющие определять координаты точек с точностью до нескольких единиц и десятков микрон. Однако применение этих машин ограничено следующими причинами:
- условиями, близкими к лабораторным (как правило, эти машины являются стационарными и требуют стабильности окружающих условий: отдельное помещение со своим внутренним микроклиматом.
- габаритами замеряемого объекта (какова должна быть машина при измерении 10-20 метрового объекта?);

Сущность работы устройства состоит в том, что на измеряемом объекте Б, в частности на той плоскости, которая подлежит геометрическому контролю, делается произвольная метка (точка М, рисунок 1.9).
Рисунок 1.9 - Изображения контролируемого объекта, получающиеся на экране видеоконтрольного устройства после совмещения изображений при съемке с четырёх точек
Это может быть не метка, а характерная точка объекта, например угол или элемент товарного знака. Затем делается четыре снимка объекта при разных положениях камеры. Первый снимок делается при нулевом смещении координатной платформы относительно начала координат, второй и последующий снимки при смещении камеры по координатам на известные величины относительно начала координат dx, dy, dz. Четыре снимка будет проектироваться на разные точки экрана видеоконтрольного устройства 10, которые при совмещении изображений на одном экране будут иметь вид, показанный на рисунке 1.9, где S, Sx, Sy, Sz -внешний контур контролируемой поверхности в начальной позиции и при смещении камеры по координатам соответственно; М, Мх, Му, Mz - изображения метки на экране в начальной позиции и при смещении камеры по координатам. При совмещении изображений всех четырёх снимков на одном экране расстояния между точками d’x, d’y, d’z, будут соответствовать заранее известным величинам dx, dy, d2 измеренных при перемещении координатного стола. Таким образом, независимо от расстояния от камеры до объекта и смещения оптической оси телекамеры от