Способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат



Способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат
Способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат
Способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат

 


Владельцы патента RU 2515200:

Открытое акционерное общество "Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения" (RU)

Изобретение может быть использовано для контроля крупногабаритных изделий, отладки и контроля стабильности и точности технологических процессов механической обработки, для определения отклонений формы и расположения деталей машин в полевых условиях. Способ осуществляют с использованием стандартизованных средств измерений, например измерительной линейки или штангенрейсмаса. Координаты точек поверхности определяют относительно плоскости отсчета, в качестве которой используют горизонтальную или вертикальную плоскости, каждая из которых построена лазерным лучом построителя плоскостей с устройством автоматического горизонтирования лазерного луча. Построитель плоскостей устанавливают непосредственно на измеряемую или любую другую поверхность, угол наклона которой по отношению к истинному горизонту не превышает угла наклона устройства автоматического горизонтирования. Координаты точки поверхности в вертикальной и горизонтальной плоскостях определяют по формулам, приведенным в формуле изобретения. Технический результат - повышение точности и удобства осуществления. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат относительно плоскости отсчета и может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля параметров крупногабаритных изделий, отладки и контроля стабильности и точности технологических процессов механической обработки, а также для определения отклонений формы и расположения деталей военных гусеничных машин (ВГМ), подвергшимся внешним воздействиям, в полевых условиях, например определения величины прогиба бортового листа или крыши корпуса ВГМ.

Известен способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат по ГОСТ 26433.1 для измерения геометрических параметров деталей (изделий, конструкций), таких как: линейные и угловые размеры, отклонения формы и взаимного положения поверхностей, например, отклонения от прямолинейности, плоскостности, прогиб, выпуклость или вогнутость поверхности, с использованием струны на опорах равной высоты для задания линии отсчета и измерительной линейки для снятия отсчетов, либо разновидность этого же способа, предполагающая использование измерительной линейки (или контрольной рейки) на опорах равной высоты, задающих линию отсчета, и измерительной линейки, индикатора или щупа для снятия отсчетов, причем измерения выполняют в размеченных на поверхности точках, количество которых выбирают в зависимости от размеров детали (изделия, конструкции).

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость изготовления или установки с выверкой опор равной высоты для каждого конкретного измерения, в каждом из контролируемых сечений детали (изделия, конструкции), и ограничения, накладываемые размерами измерительной линейки и прогибом струны от собственного веса. Кроме того, данный способ труднореализуем для измерения отклонений формы деталей внутри корпуса любой ВГМ.

Известен способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат по ГОСТ 26433.1 для измерения геометрических параметров деталей, изделий, конструкций, таких как: линейные и угловые размеры, отклонения формы и взаимного положения поверхностей, например отклонения от прямолинейности, плоскостности, прогиб, выпуклость или вогнутость поверхности, по ГОСТ 26877 с использованием стандартизованных средств измерений, например измерительной линейки или штангенрейсмаса, при котором определяют координаты точек поверхности в трехмерной системе координат относительно плоскости отсчета, выбранный в качестве прототипа. В способе-прототипе прилегающая плоскость, служащая плоскостью отсчета, формируется жесткой стальной линейкой (поверочной линейкой) или натянутой стальной струной, прилегающей к верхней поверхности металлопродукции (например, листового проката), а измерения выполняются с помощью измерительной линейки, расположенной перпендикулярно прилегающей плоскости.

К недостаткам известного способа следует отнести ограничения, накладываемые размерами жесткой стальной линейки (поверочной линейки), возможностью установки стальной струны, с обеспечением прилегания к контролируемой поверхности, прогибом стальной струны от собственного веса, и необходимостью удержания измерительной линейки в положении, перпендикулярном прилегающей плоскости, для обеспечения точности отсчета. Кроме того, данный способ труднореализуем для измерения отклонений формы деталей внутри корпуса ВГМ и не рассматривает возможности измерения отклонений формы поверхностей расположенных вертикально.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание способа определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат лишенного указанных недостатков.

Указанная задача решается тем, что в способе определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат для измерения геометрических параметров деталей, изделий, конструкций с использованием стандартизованных средств измерений, например измерительной линейки или штангенрейсмаса, при котором определяют координаты точек поверхности в трехмерной системе координат относительно плоскости отсчета, согласно изобретению, в качестве плоскости отсчета используют горизонтальную или вертикальную плоскости, каждая из которых построена лазерным лучом построителя плоскостей с устройством автоматического горизонтирования лазерного луча, причем построитель плоскостей устанавливают непосредственно на измеряемую или любую другую поверхность, угол наклона которой по отношению к истинному горизонту не превышает угол наклона устройства автоматического горизонтирования лазерного луча построителя плоскостей, при этом каждую координату Ав в вертикальной плоскости сечения любой точки поверхности относительно плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечную точки этой поверхности и перпендикулярной к вертикальной плоскости сечения определяют по формуле:

Ав={[(Fв-Cв)·Dв-Lв·(Hв-Cв)]/(Hв-Cв)}·sin[arctg(Hв-Cв)/Dв], где:

Св - координата наиболее приближенной к горизонтальной плоскости отсчета точки поверхности в вертикальной плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечные точки, мм;

Dв - расстояние между проекциями начальной и конечной точек в горизонтальной плоскости отсчета, мм;

Fв - расстояние от измеряемой точки до горизонтальной плоскости отсчета в вертикальной плоскости, мм;

Нв - координата конечной точки поверхности, наиболее удаленной в горизонтальной плоскости отсчета от начальной точки поверхности в вертикальной плоскости, проходящей через измеряемую конечную точку, мм;

Lв - расстояние от измеряемой точки до начальной точки в горизонтальной плоскости отсчета, мм,

а каждую координату Аг в горизонтальной плоскости сечения любой точки поверхности относительно плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечную точки этой поверхности и перпендикулярной к горизонтальной плоскости сечения, определяют по формуле:

Аг={[(Fг-Cг)·Dг-Lг·(Hг-Cг)]/(Hг-Cг)}·sin[arctg(Hг-Cг)/Dг], где:

Сг - координата наиболее приближенной к вертикальной плоскости отсчета точки поверхности в горизонтальной плоскости, проходящей через измеряемую начальную и конечную точки, мм;

Dг - расстояние между проекциями начальной и конечной точек в вертикальной плоскости отсчета, мм;

Нг - координата конечной точки поверхности, наиболее удаленной в вертикальной плоскости отсчета от начальной точки поверхности в горизонтальной плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечную точки, мм;

Fг - расстояние от измеряемой точки до вертикальной плоскости отсчета в горизонтальной плоскости, мм;

Lг - расстояние от измеряемой точки до начальной точки в вертикальной плоскости отсчета, мм.

Сравнение заявляемого способа определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат с прототипом позволило установить, что в предлагаемом способе измерительная плоскость формируется источником лазерного излучения, что снимает ограничения, связанные с длиной жесткой стальной линейки (поверочной линейки) или струны, и исключает ограничения, связанные с прогибом струны.

Устройство автоматического горизонтирования лазерного луча построителя плоскостей снижает требования к точности взаимного расположения построителя плоскостей и измеряемой (контролируемой) поверхности металлопродукции.

Применяемый лазерный построитель плоскостей формирует не линию, как в прототипе, а сразу плоскость, что позволяет выполнять измерения в любом сечении измеряемой (контролируемой) поверхности, а не в одном, определенном направлением струны или жесткой стальной линейки (поверочной линейки).

Использование в качестве отсчетного устройства стандартизованных универсальных средств измерения (измерительной линейки, штангенрейсмаса и т.п.) упрощает подготовку и выполнение измерений.

Изобретение поясняется рисунками, где: на фиг.1 показан вариант применения способа для определения координаты в вертикальной плоскости сечения любой точки поверхности; на фиг.2 показан вариант применения способа для определения координаты в горизонтальной плоскости сечения любой точки поверхности.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют размеры Dв или Dг поверхности А, на которых будут выполнять измерения геометрических параметров поверхности А.

Определяют размеры Св, Нв или Сг, Нг от начальной Д и конечной Е точек до плоскости В отсчета.

Построитель 1 плоскостей устанавливают непосредственно на измеряемую поверхность А или предварительно выполненную контрольную площадку Б.

Лазерным лучом построителя 1 плоскостей формируют горизонтальную или вертикальную плоскости В отсчета.

Затем, последовательно устанавливая в необходимые точки средство 2 измерения, например измерительную линейку или штангенрейсмас, измеряют размеры Fв, Lв или Fг, Lг до точек поверхности А относительно плоскости отсчета В.

После выполнения измерений определяют геометрические параметры Ав или Аг элементов поверхности А относительно плоскости Г, проходящей через измеряемые начальную Д и конечную Е точки измерений.

Способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат для измерения геометрических параметров металлопродукции с использованием стандартизованных средств измерений, например измерительной линейки или штангенрейсмаса, при котором определяют координаты точек поверхности в трехмерной системе координат относительно плоскости отсчета, отличающийся тем, что в качестве плоскости отсчета используют горизонтальную или вертикальную плоскости, каждая из которых построена лазерным лучом построителя плоскостей с устройством автоматического горизонтирования лазерного луча, причем построитель плоскостей устанавливают непосредственно на измеряемую или любую другую поверхность, угол наклона которой по отношению к истинному горизонту не превышает угол наклона устройства автоматического горизонтирования лазерного луча построителя плоскостей, при этом каждую координату Ав в вертикальной плоскости сечения любой точки поверхности относительно плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечную точки и перпендикулярной к вертикальной плоскости сечения, определяют по формуле:
Ав={[(Fв-Cв)·Dв-Lв·(Hв-Cв)]/(Hв-Cв)}·sin[arctg(Hв-Cв)/Dв], где:
Св - координата наиболее приближенной к горизонтальной плоскости отсчета точки поверхности в вертикальной плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечные точки, мм;
Dв - расстояние между проекциями начальной и конечной точек в горизонтальной плоскости отсчета, мм;
Fв - расстояние от измеряемой точки до горизонтальной плоскости отсчета в вертикальной плоскости, мм;
Нв - координата конечной точки поверхности, наиболее удаленной в горизонтальной плоскости отсчета от начальной точки поверхности в вертикальной плоскости, проходящей через измеряемую конечную точку, мм;
Lв - расстояние от измеряемой точки до начальной точки в горизонтальной плоскости отсчета, мм,
а каждую координату АГ в горизонтальной плоскости сечения любой точки поверхности относительно плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечную точки и перпендикулярной к горизонтальной плоскости сечения, определяют по формуле:
АГ={[(FГ-CГ)·DГ-LГ·(HГ-CГ)]/(HГ-CГ)}·sin[arctg(HГ-CГ)/DГ], где:
СГ - координата наиболее приближенной к вертикальной плоскости отсчета точки поверхности в горизонтальной плоскости, проходящей через измеряемую начальную и конечную точки, мм;
DГ - расстояние между проекциями начальной и конечной точек в вертикальной плоскости отсчета, мм;
НГ - координата конечной точки поверхности, наиболее удаленной в вертикальной плоскости отсчета от начальной точки поверхности в горизонтальной плоскости, проходящей через измеряемые начальную и конечную точки, мм;
FГ - расстояние от измеряемой точки до вертикальной плоскости отсчета в горизонтальной плоскости, мм;
LГ - расстояние от измеряемой точки до начальной точки в вертикальной плоскости отсчета, мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к инженерной биологии и биоиндикации загрязнения окружающей среды измерениями качества ростовых органов различных видов растений, преимущественно древесных растений, например проб в виде отдельных листьев древесных растений с равномерной выпукло-волновой листовой пластинкой, например, дуба.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве турбинных и компрессорных лопаток газотурбинных двигателей (ГТД), а также для контроля других деталей, имеющих сложный профиль поверхности.

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано в машиностроении. .

Изобретение относится к области эксплуатации канальных ядерных реакторов, в частности реакторов типа АДЭ, и может быть использовано для непрерывного контроля искривления технологических каналов.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области контроля геометрических параметров сложных поверхностей изделий, например пера лопаток газотурбинных двигателей, на координатных измерительных машинах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров колесных пар, в частности, на железнодорожном и других видах транспорта.

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для балансировки лопаточных колес, для снижения эксплуатационной разбалансировки. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при контроле кинематической точности и плавности работы шпинделя при изготовлении круглошлифовального станка и его эксплуатации.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам для измерения профиля почвенной поверхности. .

Изобретение относится к оптическим методам контроля и слежения за смещением координат контрольных точек удаленных объектов. Согласно способу оптический канал наблюдения реализуют в виде последовательно расположенных по оптической оси узла точечного источника, установленного на контрольной точке подвижной системы координат, длиннофокусного объектива и цифровой видеокамеры, которую подключают к персональному компьютеру.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к профилометрии, топографии. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к профилометрии, топографии. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптических устройствах измерения расстояний, отклонений и смещений, исчисляемых в линейных единицах.

Изобретение относится к области оценки качества лубоволокнистых материалов, а именно к устройствам для определения длины стеблей лубяных культур. .

Изобретение относится к обнаружению объектов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для определения отклонений от плоскостности и горизонтальности поверхности площадок, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для определения отклонений от плоскостности и горизонтальности поверхности площадок, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности при калибровке площадок регулировочных стендов, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств, в частности для регулировки их внешних световых приборов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для калибровки рабочих площадок регулировочных стендов, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств.

Изобретение относится к бесконтактным пассивным методам обнаружения и локализации металлических объектов в инфракрасном (ИК) излучении, а именно к локализации металлических тел в форме прямоугольного параллелепипеда путем регистрации излучаемого ими теплового ИК-излучения, и может найти применение в системах спецтехники, предназначенных для обнаружения и установления точного местонахождения и расположения металлических предметов в непрозрачной для видимого света среде или упаковке, в системах поточного контроля служб безопасности, в контрольно-измерительной технике, в линиях связи и устройствах обработки информации на основе металлодиэлектрических планарных структур. Предложен способ пассивной локализации ребер прямоугольного металлического параллелепипеда в инфракрасном излучении, включающий измерение в дальней волновой зоне пространственного распределения интенсивности поляризованного излучения от параллелепипеда и определение координат ребер по результатам измерений, при котором параллелепипед термостатируют, а измерения выполняют в плоскостях, параллельных его граням, при этом детектируемое излучение поляризуют таким образом, чтобы оно имело отличную от нуля составляющую электрического поля, перпендикулярную к контролируемому ребру. Технический результат - повышение точности локализации ребер прямоугольного металлического параллелепипеда. 3 ил.
Наверх