УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для измерения контуров криволинейной поверхности детали механическими средствами, в частности для контроля точности геометрических параметров детали.
Известно устройство для контроля сложнопрофильной поверхности длинномерных деталей, выбранное в качестве прототипа (пат. РФ №152845, G01B 21/20, опубл. 2015, Бюл. №17), которое содержит основание, с направляющими для перемещения каретки вдоль детали. На основании расположены два базовых опорных узла для установки детали - один неподвижный, а другой с возможностью перемещения параллельно направляющим. На каретке в плоскости, перпендикулярной направляющим, установлен кольцевой элемент, с расположенным в нем соосно поворотным кольцом, на котором закреплен датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали. На кольцевом элементе установлен датчик регистрации углового положения поворотного кольца, а на каретке установлен датчик продольного по отношению к детали положения каретки. Все датчики соединены с согласующим устройством, которое соединено кабелем с персональным компьютером.
Однако в известном устройстве при контроле длинномерной детали возникают значительные погрешности из-за линейных и угловых смещений каретки с кольцевым элементом, вызванных непрямолинейностью направляющих.
Задачей полезной модели является повышение точности контроля геометрических параметров сложнопрофильных длинномерных деталей путем корректирования измеряемых координат точек поверхности с учетом значений регистрируемых линейных и угловых смещений каретки с кольцевым элементом, вызванных непрямолинейностью направляющих.
Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для контроля сложнопрофильных длинномерных деталей, содержащем основание с направляющими, установленные на основании два базовых опорных узла, один из которых неподвижный, а другой с возможностью перемещения параллельно направляющим, перемещающуюся вдоль детали каретку с кольцевым элементом, плоскость которого перпендикулярна направляющим, поворотное кольцо, расположенное соосно в кольцевом элементе, закрепленный на поворотном кольце датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали, установленный на кольцевом элементе датчик регистрации углового положения поворотного кольца и установленный на каретке датчик продольного по отношению к детали положения каретки, установлены на каретке с кольцевым элементом два датчика, на которые направлены параллельные направляющим лучи, исходящие из установленного на основании источника лазерного излучения, при этом каждый из этих датчиков включает светоделитель и два плоских матричных фотоприемника, один из которых расположен в плоскости, перпендикулярной оси кольцевого элемента, а другой параллельно этой оси, причем матричные фотоприемники датчиков, параллельные оси кольцевого элемента, расположены перпендикулярно друг другу.
Для контроля деталей с большим перепадом точек контура поверхности в радиальном направлении на поворотном кольце могут быть установлены измерительная пиноль с радиальным расположением оси и датчик положения измерительной пиноли в радиальном направлении, а датчик для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали установлен на измерительной пиноли.
На фиг. 1 показана схема конструктивного выполнения устройства для контроля сложнопрофильных длинномерных деталей; на фиг. 2 - вид устройства сверху; на фиг. 3 - вид А датчика с плоскими матричными фотоприемниками; на фиг. 4 - вид устройства с радиальным сечением контролируемой детали; на фиг. 5 - вид устройства с радиальным сечением контролируемой детали с большим перепадом точек контура поверхности в радиальном направлении.
Устройство для контроля сложнопрофильных длинномерных деталей содержит основание 1 с направляющими 2 для перемещения каретки 3 с кольцевым элементом 4 вдоль детали 5. На основании 1 установлены неподвижный базовый опорный узел 6, базовый опорный узел 7 с возможностью перемещения параллельно направляющим 2 и источник лазерного излучения 8. Два луча 9, исходящие из источника лазерного излучения 8, который может содержать два независимых лазерных излучателя или один с разделителем, направлены параллельно направляющим 2 на два датчика 10. Каждый из датчиков 10 включает светоделитель 11 и два плоских матричных фотоприемника 12 и 13. Плоские матричные фотоприемники 12 датчиков 10 расположены в плоскости, перпендикулярной оси кольцевого элемента 4. Плоские матричные фотоприемники 13 датчиков 10 расположены параллельно оси кольцевого элемента 4, но перпендикулярно друг другу. Базовые опорные узлы 6 и 7 предназначены для установки детали 5. В кольцевом элементе 4 каретки 3, расположенном перпендикулярно направляющим 2, установлено соосно с ним поворотное кольцо 14. На поворотном кольце 14 закреплен датчик 15 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали 5. На кольцевом элементе 4 каретки 3 установлен датчик 16 регистрации углового положения поворотного кольца 14. На каретке 3 также установлен датчик 17 продольного по отношению к детали 5 положения каретки 3. Датчик 15 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали может быть закреплен на измерительной пиноли 18, установленной вместе с датчиком 19 положения измерительной пиноли 18 в радиальном направлении на поворотном кольце 14. Датчики 10, 15, 16, 17, 19 соединены с согласующим устройством 20, которое соединено кабелем с персональным компьютером 21. Причем связь датчиков осуществляется через соединительные устройства, функцию которых может выполнять гибкий кабель, токосъемник или беспроводное приемо-передающее устройство.
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой контролируемой детали 5 каретку 3 с кольцевым элементом 4 отводят в крайнее положение к неподвижному базовому опорному узлу 6, а базовый опорный узел 7 перемещают параллельно направляющим 2 в положение соответствующее длине контролируемой детали 5 и необходимое для ее установки на базовые опорные узлы 6 и 7. После закрепления контролируемой детали 5 на базовых опорных узлах 6 и 7 производят измерение координат облака точек всей контролируемой поверхности детали. Для этого перемещают каретку 3 с кольцевым элементом 4 с заданным шагом, замеряемым датчиком 17 продольного по отношению к детали 5 положения каретки 3, и в каждом фиксированном положении каретки 3 производят с помощью датчика 15 регистрацию радиальной координаты точек поверхности детали 5 через заданный угловой шаг, замеряемый датчиком 16 регистрации углового положения поворотного кольца 14. Каждый из лучей 9, исходящий из источника лазерного излучения 8, проходя через светоделитель 11, разделяется на два рабочих луча, падающих на плоские матричные фотоприемники 12 и 13, расположенные перпендикулярно друг относительно друга. При перемещении каретки 3 с кольцевым элементом 4 ее смещения, возникающие из-за непрямолинейности направляющих 2, регистрируются плоскими матричными фотоприемниками 12 и 13 датчиков 10. Величины смещений определяются по расположению плоских матричных фотоприемников 12 и 13 датчиков 10 относительно упомянутых рабочих лучей.
При больших перепадах точек контура поверхности детали 5 в радиальном направлении датчик 15 для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали может быть закреплен на измерительной пиноли 18, установленной вместе с датчиком 19 положения измерительной пиноли в радиальном направлении на поворотном кольце 14. При этом измерительную пиноль 18 с закрепленным на ней датчиком 15 для регистрации радиальной координаты точек перемещают в сторону детали 5 на расстояние, необходимое для обеспечения работы датчика 15 в пределах его рабочего диапазона. Причем величина перемещения измерительной пиноли 18 в радиальном направлении регистрируется датчиком 19 положения измерительной пиноли 18. Все данные, полученные от датчиков 10, 15, 16, 17, 19 передаются через согласующее устройство 20 на персональный компьютер 21, где производится их обработка с помощью программного обеспечения.
Использование двух лучей, исходящих из источника лазерного излучения параллельно направляющим устройства и направленных на установленные на каретке с кольцевым элементом датчики, которые включают в себя светоделитель и два плоских матричных фотоприемника, а также синхронная регистрация данных всех датчиков устройства на персональном компьютере, позволяют производить корректирование измеряемых координат точек поверхности с учетом регистрируемых значений всех линейных и угловых смещений каретки с кольцевым элементом, вызванных непрямолинейностью направляющих, а значит, повысить точность контроля геометрических параметров сложнопрофильных длинномерных деталей. Кроме того, использование установленных на поворотном кольце измерительной пиноли с закрепленным на ней датчиком для регистрации радиальной координаты точек поверхности детали и датчика положения измерительной пиноли в радиальном направлении позволяет производить контроль деталей с большим перепадом точек контура поверхности в радиальном направлении.