RU2685444C1 - Method of determining spatial coordinates of inner surface of hollow part and device for its implementation - Google Patents
Method of determining spatial coordinates of inner surface of hollow part and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685444C1 RU2685444C1 RU2018127127A RU2018127127A RU2685444C1 RU 2685444 C1 RU2685444 C1 RU 2685444C1 RU 2018127127 A RU2018127127 A RU 2018127127A RU 2018127127 A RU2018127127 A RU 2018127127A RU 2685444 C1 RU2685444 C1 RU 2685444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spatial coordinates
- point
- hollow part
- measured
- tangency
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для контроля формы и расположения внутренней поверхности полых деталей с целью повышения точности их измерения и изготовления.The invention relates to mechanical engineering and can be used to control the shape and location of the inner surface of the hollow parts in order to improve the accuracy of their measurement and manufacture.
Известен способ электромагнитного контроля полой детали типа лопатки газотурбинного двигателя (Патент РФ №2526598, МПК G01N 27/90, опубл. 27.08.2014), заключающийся в том, что на поверхность лопатки устанавливают электромагнитный преобразователь, а внутренние полости лопатки заполняют магнитной жидкостью. Перемещая электромагнитный преобразователь по поверхности лопатки, регистрируют изменяющиеся в процессе перемещения выходные сигналы и по ним судят о толщине оболочки.There is a method of electromagnetic control of a hollow part such as a blade of a gas turbine engine (RF Patent No. 2526598, IPC G01N 27/90, publ. 08.27.2014), which consists in installing an electromagnetic transducer on the surface of the blade, and filling the internal cavities of the blade with a magnetic fluid. Moving the electromagnetic transducer along the surface of the blade, the output signals changing in the process of moving are recorded and the shell thickness is judged by them.
Недостатком данного способа является невозможность оценки замкнутых полостей из-за необходимости их заполнения магнитной жидкостью, а также невозможности определения пространственных координат внутренней поверхности.The disadvantage of this method is the impossibility of estimating closed cavities due to the need to fill them with magnetic fluid, as well as the impossibility of determining the spatial coordinates of the inner surface.
Известно устройство неразрушающего контроля, предназначенное для измерения толщины объектов из конструкционных металлических сплавов при одностороннем доступе к ним (Патент РФ №2158901, МПК G01В 17/02, опубл. 10.11.2000), принцип работы которого основан на эффекте распространения ультразвука и его отражения от границы раздела в измеряемом материале. Данное устройство возможно использовать для косвенного измерения формы и расположения внутренней поверхности полой детали относительно ее наружной поверхности.A device for non-destructive testing is known, designed to measure the thickness of objects from structural metal alloys with one-way access to them (Patent RF №2158901, IPC G01B 17/02, publ. 10.11.2000), the principle of which is based on the effect of ultrasound propagation and its reflection from boundary in the measured material. This device can be used for indirect measurement of the shape and location of the inner surface of the hollow part relative to its outer surface.
Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения из-за невозможности определения пространственных координат внутренней поверхности.The disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to the impossibility of determining the spatial coordinates of the inner surface.
Известно устройство, представляющее собой координатно-измерительную машину для определения пространственных координат на объекте измерения (Патент РФ №2451265, МПК G01B 5/012, опубл. 20.05.2012). Данная машина содержит измерительную головку, имеющую возможность перемещения относительно объекта измерения и изменения положения контактного щупа в пространстве.A device is known that represents a coordinate measuring machine for determining spatial coordinates on a measurement object (Patent of the Russian Federation No. 2451265, IPC G01B 5/012, publ. 05/20/2012). This machine contains a measuring head having the ability to move relative to the object of measurement and change the position of the contact probe in space.
Недостатком этого устройства является невозможность определения пространственных координат недоступных для контактного щупа внутренних поверхностей полой детали.A disadvantage of this device is the inability to determine the spatial coordinates inaccessible to the contact probe of the inner surfaces of the hollow part.
Наиболее близким к заявляемому способу и устройству является координатно-измерительная машина, представляющая собой подвижную многозвенную руку и способ определения пространственных координат на объекте измерения с помощью нее (Патент США US 2010/0095542, МПК G01B 5/004, опубл. 22.04.2010). Один конец руки жестко крепится к основанию, которое является неподвижным относительно объекта измерения, другой конец руки имеет контактный сферический щуп, предназначенный для прикосновения к объекту измерения. Звенья руки соединены друг с другом цилиндрическими шарнирами, снабженными датчиками углового положения, показания которых совместно с данными о длине звеньев позволяют однозначно определить координаты контактного щупа, имеющего возможность прикасаться к объекту измерения под различными углами.Closest to the claimed method and device is a coordinate measuring machine, which is a movable multi-link arm and a method for determining spatial coordinates on a measurement object using it (US Patent US 2010/0095542, IPC
Недостаток прототипа заключается в невозможности определения пространственных координат внутренней поверхности замкнутой полости, поскольку для измерения необходимо прикосновение к поверхности контактным щупом.The disadvantage of the prototype is the impossibility of determining the spatial coordinates of the inner surface of a closed cavity, since the measurement requires a touch to the surface with a contact probe.
Техническим результатом изобретения является повышение точности изготовления полых деталей за счет возможности оценивать отклонение формы и расположения внутренней поверхности для использования ее в качестве базовой при обработке наружной поверхности полой детали.The technical result of the invention is to improve the accuracy of manufacture of hollow parts due to the ability to assess the deviation of the shape and location of the inner surface for use as a base when machining the outer surface of the hollow part.
Указанный технический результат достигается способом определения пространственных координат внутренней поверхности полой детали и устройством для его реализации, принцип работы которых основан на определении пространственных координат точки касания наружной поверхности объекта измерения, которые затем пересчитываются в пространственные координаты внутренней поверхности. В отличие от прототипа в качестве контактного щупа используется датчик ультразвукового толщиномера, на основании показаний которого осуществляется пересчет.This technical result is achieved by the method of determining the spatial coordinates of the inner surface of the hollow part and the device for its implementation, the principle of which is based on determining the spatial coordinates of the point of tangency of the outer surface of the measurement object, which are then converted into the spatial coordinates of the inner surface. Unlike the prototype, the probe of the ultrasonic thickness gauge is used as a contact probe, on the basis of indications of which the recalculation is carried out.
Технический результат достигается способом определения пространственных координат поверхности полой детали, включающим в себя определение пространственных координат точки касания наружной поверхности объекта измерения контактным щупом координатно-измерительной машины, в котором в отличие от прототипа в точке касания измеряют толщину оболочки полой детали и рассчитывают пространственные координаты противостоящей точки внутренней поверхности по формуле:The technical result is achieved by a method of determining the spatial coordinates of the surface of a hollow part, which includes determining the spatial coordinates of the point of tangency of the outer surface of the measurement object with a contact probe of the coordinate measuring machine, in which, unlike the prototype, at the point of tangency, the shell thickness of the hollow part is measured and the spatial coordinates of the opposing point are calculated internal surface according to the formula:
где А(Х, Y, Z) - пространственные координаты точки касания наружной поверхности;where A (X, Y, Z) are the spatial coordinates of the point of tangency of the outer surface;
- вектор, описывающий направление контактного щупа в пространстве при касании точки наружной поверхности А(Х, Y, Z); - a vector describing the direction of the contact probe in space when the point of the outer surface A is touched A (X, Y, Z);
t - толщина оболочки полой детали, измеренная толщиномером в точке касания А (X, Y, Z). Аналогично определяют пространственные координаты необходимого количества контрольных точек внутренней поверхности, по которым рассчитывают форму и расположение внутренней поверхности в измеряемой полой детали.t is the thickness of the shell of the hollow part, measured by the thickness gauge at the point of tangency A (X, Y, Z). Similarly determine the spatial coordinates of the required number of control points of the inner surface, which calculate the shape and location of the inner surface in the measured hollow parts.
Технический результат достигается устройством для определения пространственных координат внутренней поверхности полой детали, содержащим подвижную многозвенную руку, один конец которой жестко закреплен на неподвижном относительно объекта измерения основании, а на другом закреплен имеющий возможность прикасаться к объекту измерения под различными углами контактный щуп, при этом звенья руки соединены друг с другом цилиндрическими шарнирами, снабженными датчиками углового положения, показания которых совместно с данными о длине звеньев позволяют однозначно определить координаты контактного щупа, в котором в отличие от прототипа в качестве контактного щупа используется датчик ультразвукового толщиномера.The technical result is achieved by a device for determining the spatial coordinates of the inner surface of a hollow part containing a movable multi-link arm, one end of which is rigidly fixed on a base stationary relative to the measurement object, and on the other side there is a contact probe that is able to touch the measurement object at different angles, while the arm links they are connected to each other by cylindrical hinges fitted with angle position sensors, the readings of which, together with the data on the length of the link b GB allow uniquely determine the coordinates of the contact probe, which unlike the prototype as the contact probe is used the ultrasonic wall thickness gauge sensor.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 показан общий вид устройства в изометрическом изображении, на фигуре 2 представлена объемно-математическая модель полой детали с графическим указанием опорных точек.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a general view of the device in an isometric image, figure 2 presents a volume-mathematical model of a hollow part with a graphical indication of reference points.
Устройство для определения пространственных координат внутренней поверхности полой детали (фиг. 1) содержит основание 1, которое устанавливается неподвижно относительно измеряемой детали 2. Один конец подвижной многозвенной руки закреплен на неподвижном основании, на другом конце установлена измерительная головка 3 с датчиком ультразвукового толщиномера 4, которым осуществляют касание измеряемой детали. Количество звеньев и степеней подвижности многозвенной руки, а также ее конструктивное исполнение может быть различным. На представленном чертеже общего вида измерительная рука состоит из четырех звеньев, включающих в себя штанги 5 и 6 с вилкой 7 на одном из концов, поворотную штангу 8 и непосредственно измерительную головку 3, образуя механизм с четырьмя степенями подвижности. Звенья соединены между собой и с неподвижным основанием 1 цилиндрическими шарнирами, снабженными датчиками углового положения, показания которых совместно с данными о длине звеньев позволяют однозначно определить координаты положения датчика ультразвукового толщиномера 4.A device for determining the spatial coordinates of the inner surface of the hollow part (Fig. 1) contains a
Способ определения пространственных координат внутренней поверхности полой детали с помощью заявляемого устройства включает в себя следующие действия. Осуществляют касание датчиком ультразвукового толщиномера наружной поверхности объекта измерения в точке, которая является противостоящей по отношению к измеряемой точке в области внутренней поверхности. При касании стремятся обеспечить такое положение измерительной головки 3 с контактным датчиком ультразвукового толщиномера 4, при котором его направление будет совпадать с направлением нормали к внутренней поверхности в ее измеряемой точке В. Пространственные координаты точки касания наружной поверхности А определяются на основании известных заранее длинах звеньев измерительной руки, а также их угловых положений в пространстве, полученных на основании сигналов датчиков углового положения, расположенных в шарнирах. Пространственные координаты измеряемой точки внутренней поверхности В рассчитываются на основании данных о пространственных координатах точки касания наружной поверхности А, данных об угловом положении в пространстве измерительной головки 3 и данных о толщине оболочки полой детали, полученных толщиномером в точке касания А, по формуле (1). Аналогично осуществляют последовательное определение пространственных координат необходимого количества контрольных точек внутренней поверхности. Далее по известным методикам [Использование CAD/CAM/CAI-систем для прецизионной механообработки поршней ДВС / Хадиуллин С.Х., Старовойтов СВ., Глухов И.А. // Современные тенденции в технологиях металлообработки й конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий: Межвузовский научный сборник / Уфимск. гос .авиац. техн. ун-т.- Уфа: УГАТУ, 2015. - с. 161-165] с помощью специализированного программного обеспечения (например, Autodesk Powerlnspect) получают результаты контроля формы и расположения внутренней поверхности в измеряемой полой детали.The method of determining the spatial coordinates of the inner surface of the hollow part using the claimed device includes the following steps. The ultrasound thickness gauge is touched by the sensor to the outer surface of the measurement object at a point that is opposed to the measured point in the inner surface area. When touching, they strive to ensure that the position of the measuring
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Осуществляли определение положения внутренней поверхности в детали «Лопатка полая» с использованием объемно-математической модели в прозрачном виде с графическим указанием опорных точек данной детали (фиг. 2). Для этого касались наружной поверхности измеряемой детали контактным щупом и записывали пространственные координаты точек касания и данные о векторе, описывающем направление измерительной головки 3 в пространстве при касании контрольной точки, в таблицу 1. В указанную таблицу также вносили данные о толщине оболочки в точках касания.Carried out the determination of the position of the inner surface in the details of "Paddle hollow" using a volume-mathematical model in a transparent form with a graphic indication of the reference points of the part (Fig. 2). To do this, they touched the outer surface of the measured part with a contact probe and recorded the spatial coordinates of the touch points and the vector data describing the direction of the
Далее по формуле (1) осуществляли определение пространственных координат измеряемых опорных точек внутренней поверхности полой детали, которые записывали в таблицу 2.Further, according to the formula (1), the spatial coordinates of the measured reference points of the inner surface of the hollow part were determined, which were recorded in Table 2.
Анализируя с помощью известного программного обеспечения Autodesk Powerlnspect отклонения измеренных контрольных точек внутренней поверхности от их номинального положения на объемной математической модели, получили, что положение внутренней поверхности отличается от номинального и характеризуется общим смещением на 0,74 мм в сторону увеличения толщины стенки детали. Данное смещение учитывалось при обработке полых лопаток и позволило повысить точность их изготовления.Analyzing using known Autodesk Powerlnspect software the deviations of the measured control points of the inner surface from their nominal position on a three-dimensional mathematical model, we found that the position of the inner surface differs from the nominal one and is characterized by a total offset of 0.74 mm in the direction of increasing the wall thickness of the part. This offset was taken into account when processing hollow blades and allowed to increase the accuracy of their manufacture.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить точность определения положения внутренней поверхности в полых деталях, а также повысить точность их изготовления за счет возможности использования внутренней поверхности в качестве базовой для последующих операций обработки наружной поверхности.Thus, the invention allows to improve the accuracy of determining the position of the inner surface in the hollow parts, as well as to improve the accuracy of their manufacture due to the possibility of using the inner surface as the base for subsequent processing operations on the outer surface.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127127A RU2685444C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Method of determining spatial coordinates of inner surface of hollow part and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127127A RU2685444C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Method of determining spatial coordinates of inner surface of hollow part and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685444C1 true RU2685444C1 (en) | 2019-04-18 |
Family
ID=66168221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127127A RU2685444C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Method of determining spatial coordinates of inner surface of hollow part and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685444C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788828C1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Лапик" | METHOD FOR DETERMINING THE GEOMETRY OF A SURFACE WITH A COMPLEX SHAPE (options) |
CN116952181A (en) * | 2023-09-18 | 2023-10-27 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | Internal profile measuring method for large-length-diameter-ratio composite material tubular thin-wall part |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1665216A1 (en) * | 1989-09-18 | 1991-07-23 | Витебский технологический институт легкой промышленности | Device for measuring irregularities of surfaces |
SU1795704A1 (en) * | 1990-04-17 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля | Device measuring coordinates of points of surface of article |
US20060053648A1 (en) * | 2002-10-29 | 2006-03-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Coordinate measuring device and a method for measuring the position of an object |
US20090165317A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-02 | Francis Howard Little | Method and system for integrating ultrasound inspection (ut) with a coordinate measuring machine (cmm) |
US20100095542A1 (en) * | 2008-10-16 | 2010-04-22 | Romer, Inc. | Articulating measuring arm with laser scanner |
RU178350U1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-03-30 | Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" | DEVICE FOR DETERMINING COORDINATE AND ELECTRICAL CAPACITY |
-
2018
- 2018-07-23 RU RU2018127127A patent/RU2685444C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1665216A1 (en) * | 1989-09-18 | 1991-07-23 | Витебский технологический институт легкой промышленности | Device for measuring irregularities of surfaces |
SU1795704A1 (en) * | 1990-04-17 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля | Device measuring coordinates of points of surface of article |
US20060053648A1 (en) * | 2002-10-29 | 2006-03-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Coordinate measuring device and a method for measuring the position of an object |
US20090165317A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-02 | Francis Howard Little | Method and system for integrating ultrasound inspection (ut) with a coordinate measuring machine (cmm) |
US20100095542A1 (en) * | 2008-10-16 | 2010-04-22 | Romer, Inc. | Articulating measuring arm with laser scanner |
RU178350U1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-03-30 | Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" | DEVICE FOR DETERMINING COORDINATE AND ELECTRICAL CAPACITY |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788828C1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Лапик" | METHOD FOR DETERMINING THE GEOMETRY OF A SURFACE WITH A COMPLEX SHAPE (options) |
CN116952181A (en) * | 2023-09-18 | 2023-10-27 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | Internal profile measuring method for large-length-diameter-ratio composite material tubular thin-wall part |
CN116952181B (en) * | 2023-09-18 | 2024-01-12 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | Internal profile measuring method for large-length-diameter-ratio composite material tubular thin-wall part |
WO2025060540A1 (en) * | 2023-09-18 | 2025-03-27 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | Method for measuring inner surface of composite tubular thin-walled part having high length-diameter ratio |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2463570C (en) | Method and system for visualizing surface errors | |
Tang et al. | An improved pendulum method for the determination of the center of gravity and inertia tensor for irregular-shaped bodies | |
Chao et al. | Extrinsic calibration of a laser displacement sensor in a non-contact coordinate measuring machine | |
JP2007139776A (en) | Optical edge break gage | |
Li et al. | An accurate probe pre-travel error compensation model for five-axis on-machine inspection system | |
US20140180605A1 (en) | Piston Sensor Data Acquisition System and Method | |
US20140174395A1 (en) | Instrumented Piston for an Internal Combustion Engine | |
RU2685444C1 (en) | Method of determining spatial coordinates of inner surface of hollow part and device for its implementation | |
Daniel et al. | Influence of human factor in the AACMM performance: a new evaluation methodology | |
Schwenke et al. | Future challenges in co-ordinate metrology: addressing metrological problems for very small and very large parts | |
CN104089599A (en) | Quasi morphological filtering method for extracting two-dimensional contour in contact measuring head measurement | |
Liu et al. | Measurement and evaluation of cylindricity deviation in Cartesian coordinates | |
TWI452322B (en) | Method and system for detecting object position by using sound wave | |
Huntley et al. | Measurement of crack tip displacement field using laser speckle photography | |
Chiang et al. | Sculptured surface reconstruction from CMM measurement data by a software iterative approach | |
CN107806961B (en) | Turbine blade internal flaw barycentric coodinates detection method based on ultrasonic phased array technology | |
Kurc et al. | Non-contact robotic measurement of jet engine components with 3D optical scanner and UTT method | |
Artkin | CMM machines and industrial applications | |
Lin et al. | Fringe projection measurement system in reverse engineering | |
JPS63309852A (en) | Ultrasonic flaw detection equipment | |
CN108917667B (en) | Three-dimensional scanning-based method for measuring inner surface of narrow deep cavity of casting | |
KR102009249B1 (en) | Ball bar with geometric error measuring function | |
JP2019120640A (en) | Coaxial degree measurement method | |
Marinho et al. | Comparison between direct and indirect measurement methods for bulge tests | |
CN114322830A (en) | In-machine detection device and data processing method for cavity-shape synchronization of complex hollow turbine blade |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200724 |