Способ определения координат скрытых контрольных точек при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов цилиндрических вставок судов или подводных лодок


 


Владельцы патента RU 2575593:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении отклонений округлости сечений крупногабаритных тел вращения. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений округлости и снижение трудоемкости измерительного процесса. Указанный технический результат достигается при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов цилиндрических вставок судов или подводных лодок, при котором размечают на внутренней поверхности обшивки корпуса контрольные точки в плоскости каждого контролируемого сечения и устанавливают на них отражатели, а внутри корпуса размещают измерительное устройство типа лазерного тахеометра. Сканируют контрольные точки, координаты контрольных точек передают на компьютер, который накапливает результаты замеров, затем последовательно перебазируют измерительное устройство относительно координат корпуса для дальнейшего сканирования всего массива контрольных точек сечений. Повышение точности и достоверности измерения отклонения от круговой формы корпусных конструкций обеспечивается охватом полного массива координат точек разметки без их пропусков и применением высокоточного лазерного инструмента с погрешностью измерения не более ±0,3 мм. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении отклонений округлости сечений крупногабаритных тел вращения, главным образом сечений, например шпангоутов корпусов цилиндрических или конических вставок судов и подводных лодок.

Известен способ контроля формы и диаметров внутренних сечений крупногабаритных цилиндрических деталей по патенту РФ № 2166729, включающий установку внутрь обмеряемой детали измерительного устройства с плоскостью вращения перпендикулярной оси детали, вращение водила, в направляющих которого установлена с возможностью перемещения в радиальном направлении подпружиненная измерительная штанга, на конце которой имеется ролик, катящийся по поверхности проверяемой детали. При этом ось вращения водила устанавливается относительно оси детали приблизительно, с точностью до ±20% от диаметра, текущие значения радиуса детали и угла поворота водила через определенные промежутки передаются на электронное устройство (компьютер), которое накапливает результаты замеров, контролирует величину угла поворота водила, и при совершении водилом полного оборота численным интегрированием с использованием массива значений углов и радиусов контрольных точек определяют положение центра тяжести сечения детали, пересчитывают углы и радиусы контрольных точек детали относительно центра тяжести сечения детали, по пересчитанным значениям которых определяют геометрические характеристики сечения детали. Однако этот способ невозможно использовать в корпусных конструкциях с большим количеством элементов насыщения.

Известны способы измерения отклонений от круговой формы сечений корпусов подводных лодок с использованием радиусометрического и координатного принципов [1]. Радиусометрический способ заключается в измерении радиус-векторов точек внутренней поверхности оболочки. Измерения проводятся в плоскости контролируемого сечения (шпангоута) от заданного центра. Полученные в результате измерения данные пересчитываются к базе отсчета отклонений.

Используемый в настоящее время в судостроении указанный способ предусматривает:

- деление периметров измеряемых сечений (шпангоутов) оболочек на 16 или 48 частей;

- натяжение струны (металлической проволоки) между центрами торцов оболочки и фиксация, таким образом, ее центральной оси;

- измерение радиус-векторов размеченных на контуре точек от центральной оси длинномерным ручным инструментом (штихмасом или рулеткой с натяжным устройством).

Указанные измерения возможны только в случае, если внутри оболочки есть условия для использования крупногабаритного инструмента при отсутствии скрытых контрольных точек. Если же внутри оболочки уже установлены конструкции насыщения, то в их металлических стенках газовой резкой делают технологические вырезы (окна) для возможности прохода измерительного инструмента (штихмаса, рулетки) до точек разметки. В дальнейшем предусматривается заварка этих вырезов и проверка сварных швов гамма-дефектоскопией, что весьма трудоемко. Если вырезка окон не допускается, измерения радиус-векторов проводят не по всей совокупности контрольных точек. Такие измерения снижают качество контроля. После установки внутри оболочек полного комплекса крупногабаритного оборудования измерения указанным способом становятся невозможными.

Координатный способ измерений отклонений от круговой формы оболочек [1], принятый за прототип, основан на использовании современных лазерных средств 3D-измерения, среди которых наиболее востребованными являются тахеометр и трекер.

Применение лазерного тахеометра (трекера) предусматривает измерение дистанции до контрольной точки объекта (длины радиуса-вектора точки) лазерным дальномером и углов, образуемых проекциями радиуса-вектора с координатными осями встроенного электронного теодолита по горизонтальному и вертикальному лимбам. С целью обеспечения требуемой точности в контролируемых точках устанавливают специальные отражатели.

Измерение округлости всей оболочки невозможно произвести с одной установки без перебазирования координатного средства контроля. Поэтому предусматривается ряд стоянок тахеометра (трекера) в обход конструкций насыщения, загромождающих прямую видимость точек разметки. При этом результаты измерений с различных стоянок увязываются в единую корабельную систему координат с использованием предварительного создания внутри оболочки локальной геодезической сети с системой стационарных опорных элементов (отражателей).

Описанный координатный способ-прототип позволяет определить координаты точек разметки, скрытые от прямой видимости конструкциями насыщения, установленными в глубине внутренней полости оболочки, за счет их обхода при перебазировании средства измерения. Однако он не позволяет определить координаты точек разметки, скрытых стенками элементов насыщения, приваренных к внутренней поверхности обшивки оболочки (фундаментов, камер, цистерн и др.), которые невозможно обойти.

Задачей заявляемого изобретения является создание простого и надежного способа определения координат скрытых контрольных точек при измерении отклонений от круговой формы корпусных конструкций.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении достоверности объема измерений округлости и снижении трудоемкости измерительного процесса.

Указанный технический результат достигается при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов цилиндрических вставок судов или подводных лодок, при котором размечают на внутренней поверхности обшивки корпуса контрольные точки в плоскости каждого контролируемого сечения, например, шпангоута и устанавливают на них отражатели, а внутри корпуса размещают измерительное устройство типа лазерного тахеометра или трекера таким образом, чтобы оси измерительного устройства совпадали с системой координат корпуса. Далее сканируют контрольные точки и координаты контрольных точек передают на компьютер, который накапливает результаты замеров, по значениям которых определяют геометрические характеристики контролируемого сечения, затем последовательно перебазируют измерительное устройство относительно координат корпуса для дальнейшего сканирования всего массива контрольных точек сечений.

Однако в отличие от прототипа перед установкой внутри корпуса элементов насыщения, закрывающих прямую видимость для лазерного луча некоторых контрольных точек, измеряют с помощью измерительного устройства расстояния от каждой закрываемой точки до ближайших к ней с одной или двух сторон двух открытых контрольных точек привязки, находящихся на общей разметке в плоскости контролируемого сечения, а также расстояние между ними. Результаты этих замеров используют затем при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов для определения координат скрытых контрольных точек по известной формуле треугольника, причем результат определения координат скрытой точки признается достоверным, если первичное и вторичное измеренные расстояния между точками привязки отличаются друг от друга не более чем на 0,1% от диаметра корпуса.

В частном случае все вычисления координат скрытых точек производят в среде графоаналитического программного обеспечения, т.е. по специальной программе.

Повышение точности и достоверности измерения отклонения от круговой формы корпусных конструкций обеспечивается охватом полного массива координат точек разметки без их пропусков и применением высокоточного лазерного инструмента (тахеометра, трекера) с погрешностью измерения не более ±0,3 мм.

Снижение трудоемкости процесса измерения достигается за счет отмены вскрытия в металлических стенках элементов насыщения проходных отверстий для лазерного луча с последующей их заваркой и проверкой гамма-дефектоскопией.

Заявляемый способ поясняется чертежом (фиг. 1), на котором показаны контуры сечений цилиндрической корпусной конструкции с разметкой контрольных точек и схемой их измерений, где номерами обозначены следующие позиции: (1÷16) - контрольные точки разметки, 7, 11 - скрытые контрольные точки, I - цилиндрическая корпусная конструкция, II - закрытый элемент насыщения (фундамент), III - след контролируемого сечения (шпангоута), IV - тахеометр (трекер).

Заявляемый способ осуществляется следующим образом на примере технологии процесса измерений отклонений круговой формы корпуса подводной лодки. В процессе изготовления корпусной конструкции цилиндрической вставки подводной лодки (цилиндрической обечайки прочного корпуса) по каждому контрольному сечению (шпангоуту) производится разметка равноудаленных контрольных точек, количество которых 16 для прочных корпусов подводных лодок. В соответствии с чертежом в каждом контрольном сечении по технологии предприятия-изготовителя отдельно отмечаются скрываемые элементами насыщения точки и ближайшие к каждой из них открытые точки, которые принимают за точки привязки. После встраивания изготовленной обечайки в корпус основного изделия (например, в корпус подводной лодки, находящийся на стапеле) перед установкой насыщения и сварочными работами, способными вызвать деформации обшивки и шпангоутов, с помощью тахеометра или трекера измеряют и протоколируют расстояния R1 и R2 от закрываемой точки до точек привязки, а также расстояние R3 между точками привязки.

После завершения плановых работ по установке внутри секции подводной лодки штатных элементов насыщения (выгородок, переборок, палуб, настилов и других конструктивных образований) перед гидравлическими испытаниями обязательно предусматриваются проверочные работы по определению отклонений сечений корпуса от круговой формы. Проверочные работы выполняются координатным способом с использованием в качестве измерительного инструмента тахеометра или трекера. Операторы измерительной бригады устанавливают отражатели поочередно в каждую размеченную контрольную точку на внутренней поверхности обечайки. Лазерный луч средства измерения визируется в режиме автоматического слежения на центр отражателя, и прибор определяет и записывает в базу данных трехмерные координаты соответствующей контрольной точки в системе координат прибора, включая зафиксированные точки привязки скрытых контрольных точек. При этом предусматривается перебазирование средства измерения с использованием ряда стоянок тахеометра (трекера) в обход конструкций насыщения, загромождающих прямую видимость точек разметки. Результаты измерений с различных стоянок увязываются в единую корабельную систему координат с использованием предварительного создания внутри оболочки локальной геодезической сети с системой стационарных опорных элементов (отражателей). По измеренным координатам точек привязки повторно определяется расстояние R3 между ними. Координаты соответствующей скрытой точки определяются как пересечение в плоскости шпангоута двух окружностей с радиусами R1 и R2 с центрами в точках привязки соответственно. При этом геометрические построения и вычисления производят или аналитически или в среде графоаналитического программного обеспечения персонального компьютера, причем результат определения координат скрытых точек признается достоверным, если первичное и вторичное измеренные расстояния между точками привязки отличаются не более чем на 0,1% от диаметра корпуса.

Источник информации

1. Гаврилюк Л.П. Обоснование выбора методики контроля отклонений от круговой формы корпусных конструкций. Судостроение. 2007. № 2. С. 55-58.

1. Способ определения координат скрытых контрольных точек при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов цилиндрических вставок судов или подводных лодок, при котором размечают на внутренней поверхности обшивки корпуса контрольные точки в плоскости каждого контролируемого сечения, например шпангоута, и устанавливают на них отражатели, внутри корпуса размещают измерительное устройство типа лазерного тахеометра или трекера таким образом, чтобы оси измерительного устройства совпадали с системой координат корпуса, сканируют контрольные точки и координаты контрольных точек передают на компьютер, который накапливает результаты замеров, по значениям которых определяют геометрические характеристики контролируемого сечения, затем последовательно перебазируют измерительное устройство относительно координат корпуса для дальнейшего сканирования всего массива контрольных точек сечений, отличающийся тем, что перед установкой внутри корпуса элементов насыщения, закрывающих прямую видимость для лазерного луча некоторых контрольных точек, измеряют с помощью измерительного устройства расстояния от каждой закрываемой точки до ближайших к ней с одной или двух сторон двух открытых контрольных точек привязки, находящихся на общей разметке в плоскости контролируемого сечения, а также расстояние между ними, результаты замеров которых используют затем при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов для определения координат скрытых контрольных точек по известной формуле треугольника, причем результат определения координат скрытой точки признается достоверным, если первичное и вторичное измеренные расстояния между точками привязки отличаются друг от друга не более чем на 0,1% от диаметра корпуса.

2. Способ определения координат скрытых контрольных точек при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов цилиндрических вставок судов или подводных лодок по п. 1, отличающийся тем, что все вычисления координат производят в среде графоаналитического программного обеспечения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сенсорного управления координатными станками и может выполнять роль устройства защиты оператора и устройства автоматического отслеживания правильности исполнения программы обработки изделия.

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может быть использовано для измерения профиля тоннелей. Согласно способу, формируют узкий световой пучок с помощью блока подсветки, направляют его на поверхность тоннеля с помощью зеркала, наклоненного к оси тоннеля и принадлежащего блоку подсветки, формируют сечение профиля тоннеля в виде последовательно подсвеченных за счет вращения указанного зеркала участков, регистрируют их изображения видеокамерой и направляют оптическую ось видеокамеры в центр кольцевой зоны изменения радиуса тоннеля с помощью зеркала, принадлежащего видеокамере.

Описаны способ и система формирования пространственного изображения, в общем, для металлических поверхностей с зеркальной характеристикой и, в частности, для баллистических улик, при этом используют фотометрическое стерео путем определения и решения множества систем нелинейных уравнений, содержащих диффузный член и зеркальный член, с тем, чтобы определить поле N(x, y) векторов нормалей к поверхности и использовать N(x, y) для определения пространственной топографии Z(x, y).

Изобретение относится к способу для дистанционного контроля профиля поверхности катания колеса железнодорожного состава. В указанном способе измерения параметров колес движущегося железнодорожного состава освещают поверхность колеса лазерными лучами и измеряют параметры рассеянного света, однозначно отображающие динамические параметры колеса, одновременно измеряют локальные линейные скорости в двух точках на разных известных расстояниях от рельса.

Раскрыты измерительные способ и устройство для считывания формы с помощью многожильного волокна. Изменение оптической длины выявляется в некоторых из жил многожильного волокна до некоторой точки на многожильном волокне.

Способ анализа поверхности подлежащих открыванию по меньшей мере частично закрытых отверстий конструктивного элемента после нанесения покрытия, в котором конструктивный элемент измеряют с незакрытыми отверстиями в состоянии без покрытия и генерируют модель маски с помощью измерения посредством лазерной триангуляции.

Устройство относится к измерительной технике и может быть применено для выявления повреждений внутренней поверхности длинномерных труб и определения формы их поперечного сечения.

Изобретение относится к бесконтактным методам получения больших объемов информации для создания детальных трехмерных цифровых и графических моделей, как сложно профильных изделий, так и объемных конструкций.

Система содержит световой проектор для проецирования на поверхность объекта картины структурированного света, устройство съемки изображения упомянутой картины и вычислительное устройство для определения формы объекта.

Изобретение относится к устройствам измерений с использованием бесконтактных оптических устройств на основе лазеров и триангуляционных датчиков. Устройство содержит импульсный лазер, триангуляционные датчики, один из которых является основным и управляет лазером и остальными датчиками, и устройство для обеспечения сетевого взаимодействия.

Изобретение относится к области судостроения и касается, в частности, монтажа блоков остова корабля в судовом плавучем доке. Предложена система управления степенью проведения монтажа в судовом плавучем доке, которая включает в себя: узел наблюдения, включающий в себя датчик осадки, расположенный в доке и измеряющий степень изгибания днища дока, и узел фотографирования, расположенный снаружи дока и измеряющий состояние боковых стенок дока; узел измерения, который размещается в доке и измеряет состояние блоков остова корабля, смонтированных в доке, в реальном времени; узел управления степенью монтажа, который размещается в доке и управляет степенью проведения монтажа в доке, которая изменяется согласно воздействию блоков остова корабля, смонтированных в доке; и контроллер, который анализирует текущую ситуацию дока и текущую ситуацию степени монтажа на основе информации, измеренной посредством узла наблюдения и узла измерения, и управляет узлом управления степенью монтажа, чтобы управлять степенью проведения монтажа в доке согласно результату анализа. Технический результат заключается в повышении эффективности проведения монтажных работ в судовом плавучем доке. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области геодезического контроля резервуаров вертикальных цилиндрических стальных и может быть использовано при поверке стальных и железобетонных резервуаров вертикальных цилиндрических, предназначенных для хранения и проведения торговых операций с нефтью, нефтепродуктами и прочими жидкостями. В заявленном способе определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического от горизонтали геодезическим методом по нижнему периметру вышеупомянутого резервуара производят сканирование по нижнему периметру внешней поверхности стенки и наружного контура днища резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 0,5 до 5 см. Определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности резервуара в условной системе координат, далее выполняют регистрацию сканов между собой, производят обработку цифровых данных результатов наземного лазерного сканирования, производят построение цифровой точечной трехмерной (3D) модели нижнего пояса внешней боковой поверхности стенки и наружного контура днища вышеупомянутого резервуара. Моделируют проектную цифровую трехмерную (3D) модель наружного контура днища резервуара, используя их проектные значения, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью наружного контура днища резервуара, в автоматическом режиме определяют расхождения между фактическими и проектными значениями, получают величины отклонения от проектной формы контура днища вышеупомянутого резервуара. Технический результат - повышение точности и достоверности определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического методом наземного лазерного сканирования. 2 ил.
Наверх