УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЖНОПРОФИЛИРОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может найти применение для бесконтактного измерения геометрических параметров сложнопрофилированных объектов, например, компрессорных, турбинных лопаток, пресс-форм, стержней и оснастки при производстве газотурбинных двигателей (ГТД), шаблонов, мембран, обрабатывающего инструмента и т.п.
Известен оптико-механический прибор для контроля геометрических параметров лопаток, содержащий стол с неподвижным основанием и подвижной по одной координате горизонтальной плоскости Х верхней части. На столе неподвижно установлена эталонная лопатка, вдоль пера которой перемещается контактный блок, снабженный контактными цилиндриками, прижимаемыми к поверхности эталонной лопатки, с помощью оптической системы профиль концов цилиндриков с увеличением проецируется на матовый экран. Длину контактных цилиндриков подбирают по эталонной лопатке так, чтобы концы цилиндриков составляли прямую линию. При измерении контролируемой лопатки контролер визуально путем сравнения определяет. лежит ли профиль измеряемой лопатки в очерченном поле допуска на экране (Паспорт и техническое описание прибора оптико-механического для контроля лопаток ПОМКЛ-4, завод-изготовитель ВПО "Техника", г.Владимир, 1986 г.)
Недостатком этого прибора является невысокая точность измерения из-за значительной степени погрешности, обусловленной малым количеством сечений (менее 6-8) и точек измерения в каждом сечении (менее 10-12) при шаге между точками 5 мм. Кроме того, субъективность съема информации не обеспечивает достоверность полученных данных.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения геометрических параметров поверхностей сложнопрофилированных объектов, содержащее стол, состоящий из подвижной в горизонтальной плоскости по взаимноперпендикулярным осям Х и Y каретки, привод которой снабжен датчиками линейных перемещений, неподвижное основание, с которым жестко связан вертикальный кронштейн, на котором закреплен триангуляционный датчик, средство для закрепления измеряемого объекта,
7
установленное на подвижной столешнице, ПЭВМ, связанную с триангуляционным датчиком и датчиками линейных перемещений (патент РФ №2243503, МПК G 01 В 11/24, опубл. 27.12.04 г.).
Известное устройство позволяет исключить субъективность полученных данных и тем самым снизить погрешность результатов измерений, но не позволяет достичь достаточно высокую скорость измерения поверхности объекта из-за непостоянства массы измеряемого объекта и средства для его закрепления, перемещаемой системой позиционирования, возникновения вследствие этого сил инерции, которые ухудшают динамические характеристики системы позиционирования. Кроме того, необходимость настройки динамических характеристик системы позиционирования увеличивает время проведения измерения.
Задачей полезной модели является повышение точности и сокращение времени измерения.
Задача решается тем, что устройство для измерения геометрических параметров поверхностей сложнопрофилированных объектов, содержащее систему позиционирования, включающую верхний и нижний взаимноперпендикулярные в горизонтальной плоскости столы с приводом, неподвижное основание, с которым жестко связан кронштейн, средство для закрепления измеряемого объекта, триангуляционный датчик, ПЭВМ, связанную с триангуляционным датчиком и системой позиционирования, дополнительно содержит второй триангуляционный датчик, подключенный к ПЭВМ, средство для закрепления измеряемого объекта установлено на кронштейне неподвижно, а триангуляционные датчики расположены на верхнем координатном столе по разные стороны от измеряемого объекта с возможностью подачи световых лучей по одной прямой линии навстречу друг другу.
Кроме того. привод координатных столов снабжен линейными двигателями.
При этом средство для закрепления измеряемого объекта может быть выполнено в виде сменного переходника.
Наличие двух триангуляционных датчиков, расположенных на верхнем координатном столе по разные стороны от измеряемого объекта позволяет измерять одновременно две противоположные поверхности, что почти вдвое сокращает время измерения объекта.
Установка средства для закрепления измеряемого объекта на кронштейне, установленном на неподвижном основании, позволяет исключить влияние сил инерции от измеряемого объекта и средства для его закрепления на скорость измерения. А
расположение триангуляционных датчиков на верхнем подвижном координатном столе позволяет обеспечить постоянство массы, перемещаемой системой позиционирования, что позволяет оптимизировать динамические характеристики системы позиционирования и повысить скорость измерения.
Возможность подачи световых лучей по одной прямой линии навстречу друг другу обеспечивает сокращение времени измерения за счет одновременного определения параметров противоположных поверхностей объекта.
Снабжение привода координатных столов линейными двигателями обеспечивает плавность движения датчиков относительно измеряемого объекта так как отсутствует механическая передача и, соответственно, люфт. Это обусловливает прецизионное позиционирование, высокие динамические характеристики, и, соответственно, уменьшение погрешности измерения и повышание его точности.
Выполнение средства для закрепления измеряемого объекта в виде сменного переходника позволяет точно фиксировать объект, исключая его смещение, что обеспечивает повышение точности измерения.
На фиг.1 изображена функциональная схема заявляемого устройства; на фиг.2 -то же, вид слева.
Заявляемое устройство для измерения сложнопрофилированных объектов содержит неподвижное основание 1, на котором закреплен кроштейн 2. На кронштейне неподвижно установлено средство для закрепления измеряемого объекта, выполненное в виде переходника 3. Система позиционирования выполнена в виде взаимно перепендикулярных нижнего 4 и верхнего 5 координатных столов, которые установлены с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по двум взаимно перпендикулярным осям. для чего снабжены линейными двигателями (не показаны). На верхнем координатном столе 5 закреплена головка 6 с установленными на ней триангуляционными лазерными датчиками 7 и 8, расположенными по разные стороны от измеряемого объекта 9. Датчики 7 и 8 установлены таким образом, чтобы световые лучи каждого датчика были направлены по одной прямой линии навстречу друг другу. Управление датчиками 7. 8 и координатными столами 4, 5 осуществляют с помощью ПЭВМ 10. Координатные столы 4. 5 связаны с ПЭВМ 10 посредством частотных преобразователей 11.
Устройство для измерения сложнопрофилированных объектов работает следующим образом.
Измеряемый объект 9. например, лопатку, устанавливают в сменный переходник 3 на кронштейне 2. закрепленном на неподвижном основании 1. На лопатку одновременно с двух противоположных сторон по одной прямой линии навстречу друг другу направляют лазерные лучи триангуляционных датчиков 7 и 8, закрепленных в головке 6. С помощью координатных столов 4 и 5 осуществляют позиционирование триангуляционных датчиков 7 и 8 в горизонтальной плоскости по двум взаимноперпендикулярным осям в необходимую точку для замера объекта 9. Обработка информации о позиционных координатах триангуляционных датчиков 7, 8 и результатах замеров производится в ПЭВМ 10, которая осуществляет управление координатными столами посредством частотных преобразователей 11.
Как показали испытания, предлагаемое устройство для измерения геометрических параметров поверхностей сложнопрофилированных объектов по сравнению с прототипом позволяет почти в два раза сократить время измерения и значительно повышает точность полученных результатов измерений.