RU2105265C1 - Method of determination of geometric parameters of part and device for its implementation - Google Patents
Method of determination of geometric parameters of part and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2105265C1 RU2105265C1 RU94013395A RU94013395A RU2105265C1 RU 2105265 C1 RU2105265 C1 RU 2105265C1 RU 94013395 A RU94013395 A RU 94013395A RU 94013395 A RU94013395 A RU 94013395A RU 2105265 C1 RU2105265 C1 RU 2105265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- plane
- image
- geometric parameters
- parameters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения геометрических параметров объектов и оптическим устройствам для осуществления этих способов. Изобретение может быть использовано в машиностроении для бесконтактного контроля правильности изготовления деталей со сложной геометрией поверхности. The invention relates to measuring equipment, and in particular to methods for determining the geometric parameters of objects and optical devices for implementing these methods. The invention can be used in mechanical engineering for contactless control of the correctness of the manufacture of parts with complex surface geometry.
Известны оптические способы и устройства для бесконтактного контроля формы деталей, основанных на принципах стереозрения, лазерной дальнометрии, с использованием структурированного подсвета [1]. Known optical methods and devices for contactless control of the shape of parts based on the principles of stereo vision, laser ranging, using structured illumination [1].
Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения формы детали, прототипа использующий структурированный подсвет исследуемой детали, при котором формируют световую плоскость, освещающую под заданным углом участок поверхности исследуемой детали в заданном сечении и, регистрируя изображение следа световой плоскости на поверхности детали с двух направлений, симметричных относительно световой плоскости, определяют геометрические параметры участка поверхности детали путем анализа этого изображения [2]. The closest technical solution to the invention is a method for determining the shape of a part, prototype using structured illumination of the investigated part, in which a light plane is formed illuminating at a given angle a surface section of the investigated part in a given section and registering the image of the light plane trace on the surface of the part from two directions, symmetrical with respect to the light plane, determine the geometric parameters of the surface area of the part by analyzing this image [2].
Известно также устройство для осуществления этого способа, содержащее щелевой проектор и два телевизионных регистратора изображения, расположенных симметрично относительно луча щелевого проектора под заданным углом [2]. A device for implementing this method is also known, comprising a slit projector and two television image recorders arranged symmetrically with respect to the beam of the slit projector at a given angle [2].
Основным недостатком этого способа и такого устройства является то, что при таких измерениях не представляется возможным по видеоинформации, получаемой с участка поверхности исследуемой детали непосредственно, контролировать геометрические параметры сечения детали сложной формы и измерять координаты его точек. The main disadvantage of this method and such a device is that with such measurements it is not possible to directly control the geometric parameters of the section of the part of complex shape and measure the coordinates of its points from the video information obtained from the surface area of the investigated part.
Технической задачей изобретения является создание такого способа определения геометрических параметров детали, который обеспечивал бы получение информации в цифровом виде по сечению поверхности исследуемой детали, позволяющей контролировать геометрические параметры этого сечения (отклонение от эталона) и определять координаты точек сечения: а также создать такое устройство для осуществления этого способа, которое обеспечивало бы указанные требования. An object of the invention is the creation of such a method for determining the geometric parameters of a part, which would provide digital information on the cross-section of the surface of the investigated part, allowing you to control the geometric parameters of this section (deviation from the standard) and determine the coordinates of the points of the section: and also create such a device for this method, which would provide these requirements.
Сущность способа заключается в том, что в известном способе определения геометрических параметров детали, при котором формируют световую плоскость, освещают ею под заданным углом участок поверхности детали в заданном сечении, наблюдают изображение следа световой плоскости на поверхности детали под углом к световой плоскости, регистрируют геометрические параметры этого изображения, по которым определяют с учетом углов освещения и наблюдения геометрические параметры участка поверхности детали, согласно изобретению, одновременно формируют по меньшей мере еще одну дополнительную световую плоскость, освещают ею другой участок поверхности детали в том же сечении, наблюдают изображение следа световой плоскости и поверхности детали под углом к дополнительной световой плоскости и регистрируют геометрические параметры этого изображения, по которым определяют геометрические параметры второго участка поверхности детали, кроме того, формируют коллимированный пучок лучей света, освещают им деталь на по меньшей мере двух из упомянутых участках поверхности одновременно в направлении, перпендикулярном заданному сечению, наблюдают теневое изображение детали, регистрируют геометрические параметры его контура, выделяют на этом контуре и на упомянутых изображениях следов световых плоскостей координаты идентичных точек поверхности, по взаимным соотношениям координат этих точек на разных изображениях определяют геометрические параметры взаимного расположения упомянутых участков поверхности детали. The essence of the method lies in the fact that in the known method for determining the geometrical parameters of a part, in which a light plane is formed, it illuminates at a given angle a part of the surface of a part in a given section, an image of a trace of the light plane on the surface of the part is observed at an angle to the light plane, geometric parameters are recorded of this image, which determine, taking into account the angles of illumination and observation, the geometric parameters of the surface area of the part, according to the invention, simultaneously at least one additional additional light plane is illuminated, it illuminates another part of the surface of the part in the same section, an image of the trace of the light plane and surface of the part is observed at an angle to the additional light plane, and the geometric parameters of this image are recorded, which determine the geometric parameters of the second surface parts, in addition, form a collimated beam of light rays, illuminate the part on at least two of these surface areas simultaneously in n a direction perpendicular to a given section, a shadow image of the part is observed, the geometric parameters of its contour are recorded, the coordinates of identical surface points are identified on this contour and on the mentioned images of light plane traces, the geometric parameters of the relative position of the said surface sections are determined by the mutual relations of the coordinates of these points on different images the details.
Это позволяет получать полную информацию о геометрии поверхности сечения исследуемой детали и определять координаты взаимного расположения точек сечения, не наблюдаемых с одного направления. This allows you to obtain complete information about the geometry of the cross-sectional surface of the investigated part and determine the coordinates of the relative positions of the cross-section points not observed from one direction.
В тех случаях, когда на теневом изображении не представляется возможным выделить необходимые идентичные точки с точками на изображениях следов световых плоскостей, например, из-за затенения и выступающими участками поверхности, предложено в область пересечения по меньшей мере двух из упомянутых световых плоскостей и коллимированного пучка лучей света поместить дополнительный объект, одновременно с регистрацией геометрических параметров следов световых плоскостей и контура теневого изображения детали регистрировать геометрические параметры изображений следов световых плоскостей и контура теневого изображения дополнительного объекта, выделять на этом контуре и на упомянутых изображениях следов световых плоскостей координаты идентичных точек поверхности дополнительного объекта, и по взаимным соотношениям координат этих точек на разных изображениях определять геометрические параметры взаимного расположения упомянутых участков поверхности детали. In cases where it is not possible to identify necessary identical points with points on the images of traces of light planes in a shadow image, for example, due to shading and protruding surface areas, it is proposed that at least two of the mentioned light planes and a collimated beam of rays intersect light place an additional object, simultaneously with the registration of the geometric parameters of the traces of light planes and the contour of the shadow image of the detail register geometric parameters of images of traces of light planes and a contour of a shadow image of an additional object; on this contour and on the mentioned images of traces of light planes, select the coordinates of identical points on the surface of the additional object, and determine the geometric parameters of the relative positions of the said parts of the surface of the part from the mutual relations of the coordinates of these points on different images.
Это обеспечивает геометрическую привязку точек разных контролируемых участков поверхности детали со сложным рельефом в тех случаях, когда форма детали не позволяет выделить на полученном контуре теневого изображения точки, идентичные точкам на изображении следов световых плоскостей на поверхности детали. Кроме того, дополнительный объект, если его характерные геометрические параметры известны, может служить средством оперативного метрологического контроля процесса измерений. This provides a geo-referenced point of different controlled parts of the surface of the part with complex relief in those cases where the shape of the part does not allow to identify points on the resulting shadow image contour that are identical to the points in the image of traces of light planes on the surface of the part. In addition, an additional object, if its characteristic geometric parameters are known, can serve as a means of operational metrological control of the measurement process.
Целесообразно сканировать деталь световыми плоскостями по заданным сечениям детали, регистрировать координаты сканирования, в каждом сечении определять геометрические параметры участков поверхности детали, выделять координаты идентичных точек и по взаимным соотношениям координат этих точек в различных заданных сечениях определять геометрические параметры взаимного расположения участков поверхности в разных сечениях. It is advisable to scan the part with light planes for the given sections of the part, register the coordinates of the scan, in each section determine the geometric parameters of the parts of the surface of the part, select the coordinates of identical points and determine the geometric parameters of the relative position of the surface sections in different sections from the mutual ratios of the coordinates of these points in different given sections.
Это позволяет получать полную информацию о форме поверхности исследуемой детали и определять координаты точек поверхности детали. This allows you to obtain complete information about the surface shape of the investigated part and determine the coordinates of the points of the surface of the part.
Указанная задача изобретения решается также тем, что в устройство для осуществления предложенного способа, включающее щелевой проектор, объектив и устройство регистрации параметров изображения, согласно изобретению, дополнительно введены по меньшей мере, один дополнительный щелевой проектор, расположенный в одной плоскости с исходным щелевым проектором, по меньшей мере один дополнительный объектив, расположенный своей осью под заданным углом к плоскости расположения щелевых проекторов, и по меньшей мере одно дополнительное устройство регистрации параметров изображения, расположенное в плоскости изображения дополнительного объектива, кроме того, дополнительно введены установленные последовательно на оси, перпендикулярной плоскости расположения щелевых проекторов, источник света, коллиматор пучка лучей света, преобразующая оптическая система, еще одно устройство регистрации параметров изображения, а также запоминающее устройство, соединенное с упомянутыми устройствами регистрации параметров изображения, и вычислительное устройство, соединенное с запоминающим устройством. The specified objective of the invention is also solved by the fact that in the device for implementing the proposed method, including a slit projector, a lens and a device for recording image parameters, according to the invention, at least one additional slit projector located in one plane with the original slit projector at least one additional lens located with its axis at a predetermined angle to the plane of location of the slit projectors, and at least one additional device in the registration of image parameters, located in the image plane of the additional lens, in addition, additionally installed sequentially on the axis perpendicular to the plane of location of the slit projectors, a light source, a beam of light beams collimator, a converting optical system, another device for recording image parameters, as well as a storage device a device connected to said image parameter recording devices, and a computing device connected to storing them device.
Такое устройство позволяет получать информацию о геометрии поверхности сечения исследуемой детали в цифровом виде. Such a device allows to obtain information about the geometry of the cross-sectional surface of the investigated part in digital form.
Устройство может дополнительно содержать устройство сканирования плоскости заданного сечения по поверхности детали, устройство регистрации координат сканирования и устройство управления, соединенное с устройством сканирования и устройством регистрации координат сканирования, при этом вычислительное устройство подключается к устройству регистрации координат сканирования и устройству управления. The device may further comprise a device for scanning a plane of a given section over the surface of the part, a device for recording scanning coordinates and a control device connected to a scanning device and a device for recording scanning coordinates, while the computing device is connected to a device for recording scanning coordinates and a control device.
Такое устройство позволяет оперативно контролировать различные сечения исследуемой детали и получать полную информацию о геометрии детали в целом. Such a device allows you to quickly control various sections of the investigated part and obtain complete information about the geometry of the part as a whole.
Целесообразно, чтобы устройство сканирования плоскости заданного сечения по поверхности детали было выполнено в виде захвата детали, имеющего ось вращения и привод, а устройство регистрации координат сканирования выполнено в виде датчика угла поворота, механически связанного с упомянутым захватом детали, при этом ось вращения установления в заданном сечении параллельно оси щелевых проекторов, так, чтобы их щели были ориентированы параллельно радиусу. It is advisable that the device for scanning a plane of a given section over the surface of the part was made in the form of a capture of a part having a rotation axis and a drive, and the device for recording scanning coordinates is made in the form of a rotation angle sensor mechanically associated with the said capture of a part, while the axis of rotation of the set section parallel to the axis of the slit projectors, so that their slots are oriented parallel to the radius.
Такое устройство позволяет обеспечить оптимальную траекторию сканирования для осесимметричных деталей. Such a device allows for an optimal scanning path for axisymmetric parts.
Целесообразно, чтобы щелевой проектор включал проекционный объектив, щель и импульсную лампу трубчатого типа с отражателем, синхронизированную с устройством регистрации параметров изображения. It is advisable that the slit projector includes a projection lens, a slit, and a tube-type flash lamp with a reflector synchronized with the image parameter recording device.
Такое устройство проектора позволяет наилучшим образом использовать энергию излучения в момент регистрации параметров изображения. Such a projector device allows the best use of radiation energy at the time of recording image parameters.
Щелевой проектор может быть выполнен в виде лазера и установленной на его выходе оптической системы, включающей цилиндрические линзы. The slit projector can be made in the form of a laser and an optical system installed at its output, including cylindrical lenses.
Это позволяет получить оптимальную толщину световой плоскости и максимально использовать энергию источника света. This allows you to get the optimal thickness of the light plane and maximize the use of the energy of the light source.
На фиг. 1 дано схематичное изображение положения световых пучков и плоскостей регистрации относительно исследуемой детали, согласно заявляемому способу; на фиг. 2 - способ определения геометрических параметров детали с использованием дополнительного объекта; на фиг. 3 - схема одного из возможных вариантов предлагаемого устройства; на фиг. 4 - схема одного из вариантов предлагаемого устройства с использованием сканирования плоскости сечения по поверхности детали; на фиг. 5 - схема одного из примеров конкретного выполнения предлагаемого устройства, содержащего устройство сканирования в виде захвата исследуемой детали; на фиг. 6 - схема возможного устройства щелевого проектора; на фиг. 7 - схема одного из возможных вариантов щелевого проектора, выполненного в виде лазера и системы цилиндрических линз. In FIG. 1 is a schematic representation of the position of light beams and registration planes relative to the investigated part, according to the claimed method; in FIG. 2 - a method for determining the geometric parameters of a part using an additional object; in FIG. 3 is a diagram of one of the possible options for the proposed device; in FIG. 4 is a diagram of one of the variants of the proposed device using a scan of the section plane along the surface of the part; in FIG. 5 is a diagram of one example of a specific implementation of the proposed device containing a scanning device in the form of a capture of the investigated part; in FIG. 6 is a diagram of a possible device for a slit projector; in FIG. 7 is a diagram of one of the possible options for a slit projector made in the form of a laser and a system of cylindrical lenses.
Возможный вариант способа определения геометрических параметров детали осуществляется следующим образом. Участок поверхности исследуемой детали 1 (фиг. 1) в заданном сечении освещается световой плоскостью 2, которая образует световой след 3 на поверхности детали. Такие световые плоскости 2' могут освещать деталь с нескольких направлений в плоскости заданного сечения, образуя световые следы 3' на разных участках поверхности. Изображения следов световых плоскостей 3 и 3' формируются в некоторых плоскостях регистрации 4 и 4', нормали к которым расположены под заданным углом α к указанным световым плоскостям. В плоскостях регистрации 4 и 4' геометрические параметры изображения следов световых плоскостей регистрируются одним из известных способов, например, кино- , фоторегистрации или телевизионной видеозаписи. По геометрическим параметрам зарегистрированного изображения 4 или 4' с учетом угла α можно определить геометрию рассматриваемого участка поверхности детали. Кроме того, исследуемая деталь освещается коллимированным пучком лучей 5, который должен быть перпендикулярен заданному сечению и проходить через участки поверхности, освещаемые световыми плоскостями 2 и 2'. Тогда на теневом изображении детали в плоскости 6 можно выделить точки, идентичные точкам на изображениях следов световых плоскостей на плоскостях 4 или 4'. Например, на фиг. 1 такими точками соответственно являются точки 7 и 7', а также 8 и 8', 9 и 9'. По взаимным соотношениям координат этих точек на изображении 6 и координат соответствующих точек световых следов можно определять геометрические параметры взаимного расположения всех точек различных участков поверхности детали в заданном сечении. A possible variant of the method for determining the geometric parameters of the part is as follows. The surface area of the investigated part 1 (Fig. 1) in a given section is illuminated by a
Технический эффект изобретения состоит в следующем. В способе определения геометрических параметров детали, выбранном в качестве прототипа, контролируется геометрия только одного участка поверхности детали, освещаемого световой плоскостью, но не определяются параметры ее толщины. Предложенный способ позволяет определять геометрию любого участка поверхности контролируемой детали в заданном сечении, а также определять координаты взаимного расположения этих участков, например, толщину детали в любом месте ее сечения. Таким образом, способ позволяет получать более полную информацию о геометрических параметрах сечения исследуемой детали. The technical effect of the invention is as follows. In the method for determining the geometric parameters of the part selected as a prototype, the geometry of only one part of the surface of the part illuminated by the light plane is controlled, but the parameters of its thickness are not determined. The proposed method allows to determine the geometry of any part of the surface of the controlled part in a given section, as well as to determine the coordinates of the relative positions of these sections, for example, the thickness of the part at any place in its section. Thus, the method allows to obtain more complete information about the geometric parameters of the cross section of the investigated part.
В ряде случаев на детали сложной формы выступающие участки поверхности не позволяет получить теневое изображение, на котором можно было бы выделить точки присутствующие одновременно и на обоих изображениях следов световых плоскостей. Тогда целесообразно в область пересечения всех световых плоскостей, освещающих исследуемую деталь, и коллимированного пучка лучей света поместить дополнительный объект 10, на котором можно выделить идентичные точки (фиг. 2). Тогда, регистрируя одновременно геометрические параметры изображений следов световых плоскостей и теневого изображения детали и дополнительного объекта, возможно по взаимным соотношениям координат точек на различных изображениях дополнительного объекта установить параметры взаимного расположения различных участков исследуемой детали. In some cases, protruding surface sections on parts of complex shape do not allow obtaining a shadow image, on which points could be distinguished that are present simultaneously on both images of traces of light planes. Then it is advisable to place an
Если к тому же геометрические параметры дополнительного объекта известны, то, определяя координаты точек изображений следов световых плоскостей на поверхности дополнительного объекта и, сопоставляя их с известными параметрами, можно производить оперативный метрологический контроль процесса измерения. If, in addition, the geometric parameters of the additional object are known, then by determining the coordinates of the image points of traces of light planes on the surface of the additional object and comparing them with the known parameters, it is possible to perform operational metrological control of the measurement process.
Таким образом, расширяется диапазон возможных конфигураций исследуемых деталей и повышается метрологический уровень измерений. Thus, the range of possible configurations of the investigated parts is expanded and the metrological level of measurements is increased.
Если исследуемую деталь сканировать световыми плоскостями по заданным сечениям и регистрировать координаты сканирования, можно определять геометрические параметры всей детали. If the part under investigation is scanned with light planes at given sections and the scan coordinates are recorded, the geometric parameters of the entire part can be determined.
Технический эффект изобретения состоит в следующем. Информации, получаемой при контроле детали в одном сечении не всегда достаточно для того, чтобы полностью определить ее форму. Кроме того, возможен случай, когда неправильная установка детали относительно световых плоскостей может привести к тому, что деталь будет контролировать в другом сечении, нежели требуется. Сканирование детали световыми плоскостями по различным сечениям позволяет получать информацию о форме поверхности детали в целом и установить координаты точек на всей поверхности детали. Это дает не только более полную информацию об исследуемой детали, но и позволяет снизить погрешность от возможной неправильной установки детали, что также повышает метрологический уровень измерений. The technical effect of the invention is as follows. The information obtained during the inspection of a part in one section is not always sufficient to fully determine its shape. In addition, there may be a case where improper installation of the part relative to the light planes can lead to the fact that the part will be controlled in a different section than required. Scanning a part by light planes at various sections allows you to obtain information about the shape of the surface of the part as a whole and establish the coordinates of points on the entire surface of the part. This gives not only more complete information about the part under study, but also allows to reduce the error from the possible incorrect installation of the part, which also increases the metrological level of measurements.
На фиг. 3 изображена схема возможного варианта конкретного выполнения предложенного устройства. На схеме показаны: контролируемая деталь 1, световые плоскости 2, следы световых плоскостей на поверхности детали 3, щелевые проекторы 11, объективы 12, устройства регистрации параметров изображения 13, коллиматор 14, устройство регистрации параметров изображения 15, преобразующая оптическая система 16, запоминающее устройство 17 и вычислительное устройство 18. In FIG. 3 shows a diagram of a possible embodiment of a particular embodiment of the proposed device. The diagram shows: a controlled part 1,
Устройство работает следующим образом. Исследуемая деталь 1 освещается с различных сторон в плоскости заданного сечения световыми плоскостями 2, создаваемыми щелевыми проекторами 11. Изображения следов 3 световых плоскостей на поверхности детали формируются посредством объективов 12, оси которых расположены под заданными углами α к плоскости расположения щелевых проекторов, в плоскостях анализа устройств 13 регистрации параметров изображения (в качестве таких устройств могут быть использованы, например, телевизионные камеры или матричные фотоприемники). Кроме того, исследуемая деталь освещается коллимированным пучком света при помощи коллиматора 14, ось которого перпендикулярна плоскости расположения щелевых проекторов. Теневое изображение детали формируется в плоскости анализа еще одного устройства регистрации параметров изображения 15 при помощи преобразующей оптической системы 16, расположенной соосно коллиматору 14. Электрические сигналы с устройств регистрации параметров изображения 13, 15, несущие информацию о геометрических параметрах изображений следов световых плоскостей на различных участках поверхности детали 1 в плоскости заданного сечения и ее теневого изображения, поступают в запоминающее устройство 17, подключенное к вычислительному устройству 18, которое производит обработку информации. Устройствами для регистрации изображений 13, 15 могут служить кино- и фотокамеры, а также телевизионные видеокамеры или матричные фотоприемники, соединенные либо с видеозаписывающей аппаратурой 17, либо с электронной системой 17 непосредственной оцифровки видеоизображений, связанной с вычислительным устройством 18. Первичная обработка информации заключается в установлении связи между изображениями следов световых плоскостей на различных участках поверхности детали в плоскости заданного сечения (определение координат точек изображения), а вторичная обработка обеспечивает определение геометрических параметров детали в заданном сечении. Вычисляются также отклонения измеренных параметров от номинальных, хранящихся в виде цифровой математической модели сечения детали в памяти вычислительного устройства. The device operates as follows. The investigated part 1 is illuminated from different sides in the plane of the given section by the
Технический эффект изобретения состоит в том, что предложенное устройство по сравнению с устройством-прототипом обладает расширенными возможностями: возможностью определения геометрических параметров не только отдельно взятого участка поверхности исследуемой детали, но и получения информации в цифровом виде по всем сечениям и поверхности детали, а также измерения параметров толщины детали в сечениях. The technical effect of the invention lies in the fact that the proposed device in comparison with the prototype device has advanced capabilities: the ability to determine the geometric parameters of not only a single surface area of the investigated part, but also to obtain information in digital form over all sections and surface of the part, as well as measurements parameters of the thickness of the part in sections.
На фиг. 4 изображена схема другого примера конкретного выполнения предложенного устройства. На схеме показаны: контролируемая деталь 1, световые плоскости 2, следы световых плоскостей на поверхности детали 3, щелевые проекторы 11, объективы 12, устройства регистрации параметров изображения 13, коллиматор 14, устройство регистрации параметров изображения 15, преобразующая оптическая система 16, запоминающее устройство 17, вычислительное устройство 18, устройство сканирования 19 плоскости заданного сечения по поверхности детали устройство регистрации 20 координат сканирования и устройство управления 21. In FIG. 4 shows a diagram of another example of a specific implementation of the proposed device. The diagram shows: a controlled part 1,
Устройство в таком варианте работает следующим образом. Исследуемая деталь 1 освещается с различных сторон в плоскости заданного сечения световыми плоскостями 2, создаваемыми щелевыми проекторами 11. Следы 3 световых плоскостей на поверхности детали изображаются посредством объективов 12, оси которых расположены под заданными углами α к плоскости расположения щелевых проекторов, в плоскости анализа устройств 13 регистрации параметров изображения. Кроме того, исследуемая деталь освещается коллимированным пучком света при помощи коллиматора 14, ось которого перпендикулярна плоскости расположения щелевых проекторов. Теневое изображение детали формируется в плоскости анализа еще одного устройства регистрации параметров изображения 15 при помощи преобразующей оптической системы 16, расположенной соосно коллиматору 14. Электрические сигналы с устройств регистрации параметров изображения 13, 15 несущие информацию о геометрических параметрах изображений следов световых плоскостей на различных участках поверхности детали 1 в плоскости заданного сечения и ее теневого изображения, поступают в запоминающее устройство 17, подключенное к вычислительному устройству 18. Устройство 19 сканирования плоскости заданного сечения по поверхности детали осуществляет перемещение детали относительно плоскости расположения щелевых проекторов 11, если размеры детали невелики, либо, если деталь крупногабаритная, перемещаются щелевые проекторы относительно неподвижной детали на заданный шаг сканирования. Информация о взаимном перемещении детали и плоскости расположения щелевых проекторов поступает с устройства регистрации координат сканирования 20 в вычислительное устройство. Вычислительное устройство производит обработку информации, поступающей с устройства 17, определяя геометрические параметры детали в заданном сечении и с устройства 20, связывая воедино результаты измерения в различных сечениях детали и выдает информацию, необходимую для работы управляющего устройства 21, осуществляющего управление устройством сканирования плоскости заданного сечения. The device in this embodiment works as follows. The investigated part 1 is illuminated from different sides in the plane of the given section by the
Вычислительное устройство по результатам измерений может представлять информацию о форме поверхности детали в виде топологии поверхности, а также вычислять отклонения измеренных параметров от номинальных, хранящих в виде цифровой математической модели детали в памяти вычислительного устройства. According to the measurement results, the computing device can present information about the shape of the part’s surface in the form of a surface topology, as well as calculate the deviations of the measured parameters from the nominal, stored in the form of a digital mathematical model of the part in the memory of the computing device.
Технический эффект изобретения заключается в том, что предложенное устройство позволяет получать информацию о форме поверхности детали в целом и определять координаты точек поверхности. The technical effect of the invention lies in the fact that the proposed device allows to obtain information about the surface shape of the part as a whole and to determine the coordinates of surface points.
Дополнительный технический эффект состоит в том, что устройство, позволяя контролировать форму поверхности детали во множестве различных сечений, имеет существенно меньшую погрешность, возникающую от возможной неправильной установки исследуемой детали, чем устройство, осуществляющее контроль только в одном сечении. An additional technical effect is that the device, allowing you to control the shape of the surface of the part in many different sections, has a significantly smaller error arising from the possible incorrect installation of the investigated part than the device that controls only one section.
На фиг. 5 представлена еще одна схема конкретного выполнения предложенного устройства. На схеме показаны: контролируемая деталь 1, световые плоскости 2, следы световых плоскостей на поверхности детали 3, щелевые проекторы 11, объективы 12, устройства регистрации параметров изображения 13, коллиматор 14, устройство регистрации параметров изображения 15, преобразующая оптическая система 16, запоминающее устройство 17, вычислительное устройство 18, устройство управления 21, захват детали 22, содержащий ось вращения 23, привод 24, выполняющий функцию устройства сканирования плоскости заданного сечения по поверхности детали, датчик угла поворота 25. In FIG. 5 shows another diagram of a specific implementation of the proposed device. The diagram shows: a controlled part 1,
Такое устройство работает следующим образом. Исследуемая деталь 1 освещается с различных сторон в плоскости заданного сечения световыми плоскостями 2, создаваемыми щелевыми проекторами 11. Следы 3 световых плоскостей на поверхности детали изображаются посредством объективов 12, оси которых расположены под заданными углами α к плоскости расположения щелевых проекторов, в плоскости анализа устройства 13 регистрации параметров изображения. Кроме того, исследуемая деталь освещается коллимированным пучком света при помощи коллиматора 14, ось которого перпендикулярна плоскости расположения щелевых проекторов. Теневое изображение детали формируется в плоскости анализа еще одного устройства регистрации параметров изображения 15 при помощи преобразующей оптической системы 16, расположенной соосно коллиматору 14. Электрические сигналы с устройства регистрации параметров изображения 13, 15, несущие информацию о геометрических параметрах изображений следов световых плоскостей на различных участках поверхности детали 1 в плоскости заданного сечения и ее теневого изображения, поступают в запоминающее устройство 18. Устройство сканирования плоскости заданного сечения по поверхности детали, выполненное в виде захвата детали 22, имеющего ось вращения 23 и привод 24, осуществляет поворот детали относительно плоскости расположения щелевых проекторов 11 на заданный угол, причем ось вращения детали установлена в заданном сечении параллельно оси щелевых проекторов, а их щели ориентированы параллельно радиусу детали. Информация о положении детали относительно плоскости расположения щелевых проекторов поступает с датчика угла поворота 25, механически связанного с захватом детали и осуществляющего функцию устройства регистрации координат сканирования, в вычислительное устройство 18. Вычислительное устройство производит обработку информации, поступающей с устройства 17, определяет геометрические параметры детали в заданном сечении и с датчика 25, связывая воедино результаты измерения в различных сечениях детали и выдает информацию, необходимую для работы управляющего устройства 21, осуществляющего управление работой привода 24. Вычислительное устройство по результатам измерений может представлять информацию о форме поверхности детали в виде топологии поверхности, а также вычислять отклонения измеренных параметров от номинальных хранящихся в виде цифровой математической модели детали в памяти вычислительного устройства. Such a device operates as follows. The investigated part 1 is illuminated from different sides in the plane of the given section by the
Технический эффект изобретения заключается в следующем. При контроле геометрических параметров осесимметричных деталей чаще всего следует знать геометрию их поверхности в различных диаметральных сечениях. Наиболее рациональное сканирование плоскости заданного сечения по поверхности исследуемой детали в этом случае - вращение детали относительно оси, являющейся осью ее симметрии и лежащей в плоскости заданного сечения. Предложенное устройство обеспечивает указанное требование. The technical effect of the invention is as follows. When controlling the geometric parameters of axisymmetric parts, most often you should know the geometry of their surface in various diametric sections. The most rational scan of the plane of a given section along the surface of the investigated part in this case is the rotation of the part relative to the axis, which is the axis of its symmetry and lying in the plane of the given section. The proposed device provides the specified requirement.
На фиг. 6 изображена схема возможного устройства щелевого проектора. На схеме показаны: световая плоскость 2, след световой плоскости на поверхности детали 3, лампы трубчатого типа 26, щель 27, отражатель 28 и проекционный объектив 29. In FIG. 6 shows a diagram of a possible device for a slit projector. The diagram shows: the
Устройство работает следующим образом. Свет от лампы трубчатого типа 26 освещает узкую щель 27. Для наилучшего использования света лампы позади нее расположен зеркальный отражатель 28. Проекционный объектив 29 изображает щель 27 в виде следа 3 световой плоскости 2 на поверхности детали. Лампа 26 может быть как непрерывного действия, так и импульсная, синхронизированная с устройством регистрации параметров изображения. The device operates as follows. The light from the
Технический эффект изобретения заключается в том, что использование лампы трубчатого типа позволяет освещать щель большой протяженности с минимальными потерями энергии, кроме того, если эта лампа импульсная, то синхронизация ее с устройством регистрации изображения позволяет получать максимальный поток излучения в момент регистрации параметров изображения. The technical effect of the invention lies in the fact that the use of a tube-type lamp makes it possible to illuminate a long slit with minimal energy loss, in addition, if this lamp is pulsed, synchronizing it with an image recording device allows to obtain the maximum radiation flux at the time of recording image parameters.
На фиг. 7 изображена схема возможного варианта выполнения щелевого проектора. На схеме показаны: световая плоскость 2, след световой плоскости на поверхности детали 3, лазер 30, фокусирующая система 21 и цилиндрическая линза 32. In FIG. 7 shows a diagram of a possible embodiment of a slit projector. The diagram shows: the
Здесь узкий пучок параллельных лучей от лазера 30 проходит двухкомпонентную фокусирующую систему 31, фокусирующую излучение лазера на поверхности детали. Цилиндрическая линза 32, расположенная на выходе фокусирующей системы, "растягивает" свет в одном направлении, формируя световую плоскость 2, образующую световой след в виде тонкой линии 3 на поверхности детали. Here, a narrow beam of parallel beams from the
Технический эффект изобретения состоит в следующем. Свет от обычных источников света (ламп накаливания, газоразрядных ламп и др.) распространяется в пространстве во всех направлениях, поэтому невозможно при их использовании сформировать направленную световую плоскость без потерь энергии. Формируя при помощи предложенного устройства световую плоскость из узкого направленного пучка лучей лазера добиваемся практически полного использования энергии излучения источника. The technical effect of the invention is as follows. Light from ordinary light sources (incandescent lamps, gas discharge lamps, etc.) propagates in space in all directions, therefore it is impossible to form a directional light plane without energy loss when using them. Forming using the proposed device the light plane from a narrow directional beam of laser beams, we achieve almost full use of the radiation energy of the source.
Дополнительный технический эффект изобретения заключается в том, что высокая монохроматичность используемого лазерного излучения позволяет производить эффективную спектральную фильтрацию при приеме излучения. An additional technical effect of the invention is that the high monochromaticity of the used laser radiation allows efficient spectral filtering when receiving radiation.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94013395A RU2105265C1 (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Method of determination of geometric parameters of part and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94013395A RU2105265C1 (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Method of determination of geometric parameters of part and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94013395A RU94013395A (en) | 1995-12-27 |
| RU2105265C1 true RU2105265C1 (en) | 1998-02-20 |
Family
ID=20154782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94013395A RU2105265C1 (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Method of determination of geometric parameters of part and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2105265C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002066925A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | A4 Vision S.A. | Device for contactless inspection of linear dimensions of three-dimensional objects |
| WO2003027608A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-03 | Sergei Vasilievich Plotnikov | System for process control of parameters of rotating workpieces |
| WO2003062746A1 (en) * | 2002-01-22 | 2003-07-31 | Gennady Genrikhovich Levin | Method for optical measurement of the shape of a three-dimensional object |
| CN113196006A (en) * | 2018-12-21 | 2021-07-30 | 维美德自动化有限公司 | Contactless thickness measurement |
| RU2772063C1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Device for monitoring geometric parameters of briquetted charge materials |
-
1994
- 1994-04-18 RU RU94013395A patent/RU2105265C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Катис Г.П. Обработка визуальной информации. - М.: Машиностроение, 1990, с. 320. 2. Заявка JP N 61-53643, кл. G 01 B 11/24. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002066925A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | A4 Vision S.A. | Device for contactless inspection of linear dimensions of three-dimensional objects |
| WO2003027608A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-03 | Sergei Vasilievich Plotnikov | System for process control of parameters of rotating workpieces |
| WO2003062746A1 (en) * | 2002-01-22 | 2003-07-31 | Gennady Genrikhovich Levin | Method for optical measurement of the shape of a three-dimensional object |
| CN113196006A (en) * | 2018-12-21 | 2021-07-30 | 维美德自动化有限公司 | Contactless thickness measurement |
| RU2772063C1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Device for monitoring geometric parameters of briquetted charge materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7092105B2 (en) | Method and apparatus for measuring the three-dimensional surface shape of an object using color informations of light reflected by the object | |
| US3614232A (en) | Pattern defect sensing using error free blocking spacial filter | |
| US8975582B2 (en) | Method and apparatus for reviewing defects | |
| JP2593938B2 (en) | Apparatus for optically inspecting the inner wall of a pipe. | |
| US4508453A (en) | Pattern detection system | |
| US6075591A (en) | Optical method and apparatus for detecting low frequency defects | |
| US6291817B1 (en) | Moire apparatus having projection optical system and observation optical system which have optical axes parallel to each other | |
| US20190234725A1 (en) | Method for monitoring linear dimensions of three-dimensional objects | |
| US8514385B2 (en) | Device and method for inspecting an object | |
| JP3729156B2 (en) | Pattern defect detection method and apparatus | |
| JP3105702B2 (en) | Optical defect inspection equipment | |
| RU2105265C1 (en) | Method of determination of geometric parameters of part and device for its implementation | |
| JPS62502421A (en) | Equipment for orienting, inspecting and/or measuring two-dimensional objects | |
| CN112630983A (en) | Laser system, laser-induced damage testing system and method | |
| JP2828145B2 (en) | Optical section microscope apparatus and method for aligning optical means thereof | |
| US12204226B2 (en) | Metrology system configured to illuminate and measure apertures of workpieces | |
| JPS62503049A (en) | Methods and apparatus for orienting, inspecting and/or measuring two-dimensional objects | |
| JPH11304640A (en) | Inspection apparatus for optical element | |
| JPH01242905A (en) | Method for measuring actual size of visual device | |
| JP2003279314A (en) | Projection device and irradiation device | |
| CN118565358A (en) | Synchronous detection system and method for thickness and double-sided shape | |
| Kakinoki et al. | Wide-Area, High Dynamic Range 3-D Imager | |
| JPH0333220B2 (en) | ||
| JPS6281514A (en) | Radius of curvature gauge | |
| Amir et al. | Three-dimensional line-scan intensity ratio sensing |