СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА

в
в
1. Способ бесконтактного динамического определения профиля (Р) твердого тела (1, 1a), в частности с целью определения возникшего на твердом теле (1, 1a) износа, при котором, по меньшей мере, один созданный лазерным устройством (2), расширенный, по меньшей мере, в одну линейную световую полосу (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3) световой луч проецируют, по меньшей мере, на один участок поверхности твердого тела (1, 1a), при этом твердое тело (1, 1a) движется мимо лазерного устройства (2), отраженный от участка поверхности твердого тела (1, 1a) свет (RL) фокусируют в отображающем устройстве (5), оптическая ось (А-А) которого находится под постоянным триангуляционным углом (φ) к направлению (O-O) проекции лазерного устройства (2) и расположена на постоянном базовом расстоянии (В) от лазерного устройства (2), и регистрируют с высокой по сравнению со скоростью (v) движения твердого тела (1, 1a) частотой (f) посредством поверхностного светоприемного элемента (6), после чего по поданным светоприемным элементом (6) сигналам в зависимости от триангуляционного угла (φ) и базового расстояния (В) в устройстве обработки данных посредством тригонометрических отношений и при связи с определенными в соответствии со скоростью (v) движения твердого тела (1, 1a) корректировочными значениями (Kv) получают измеренные значения (z) профиля (Р) и хранят в устройстве обработки данных в виде профилограммы (PG), причем определение съемки (106А, 106В, 106С) изображений, для которой поданные светоприемным элементом (6) сигналы выбирают для получения измеренных значений (z) профиля (Р), осуществляют в съемочной петле (100).
в
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеренные значения (z) профиля (Р) получают при связи с корректировочными значениями (Kv), определенными в соответствии со скоростью (v) движения твердого тела (1, 1a).
в
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеренные значения (z) профиля (Р) получают при связи с корректировочными значениями (Ко), определенными в соответствии с участком поверхности твердого тела (1, 1a).
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердое тело (1, 1a) представляет собой, в основном, вращательно-симметричное тело, в частности колесо (1а) транспортного средства, и совершает движение качения.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что вращательное движение происходит с постоянной угловой скоростью (ω).
-1
-1
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что угловая скорость (ω) вращательного движения твердого тела (1, 1a) составляет менее 15 с, преимущественно менее 6 с.
7. Способ по п.3, отличающийся тем, что определенные в соответствии с участком поверхности твердого тела (1, 1a) корректировочные значения (Ко) представляют собой векторные, определенные в зависимости от радиуса (R) вращательно-симметричного тела коэффициенты и/или слагаемые.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что определенные в соответствии со скоростью (v, ω) движения твердого тела (1, 1a) корректировочные значения (Kv) представляют собой векторные, пропорциональные скорости (v, ω) движения коэффициенты и/или слагаемые.
9. Способ по п.2, отличающийся тем, что для определения полученных в соответствии со скоростью (v, ω) движения корректировочных значений (Kv) осуществляют коррелятивную связь скорости (v, ω) движения с частотой (f) регистрации отраженного света (RL).
a
b
c
a
b
c
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что несколько профилограмм (PG) определяют в виде частичных профилограмм (PG, PG, PG) с использованием, по меньшей мере, трех лазерных устройств (2), проецирующих световые полосы (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3) на лежащие с разных сторон поверхности твердого тела (1, 1a) участки, и приданных им отображающих устройств (5), частичные профилограммы (PG, РС, PG) хранят в устройстве обработки данных и из них получают общую профилограмму (GPG).
1
2
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что у твердого тела (1, 1a), в основном, цилиндрической или кольцеобразной основной формы, такого как колесо (1а) транспортного средства, по меньшей мере, три участка, на которые проецируют световые полосы (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3), лежат на обоих основаниях (D, D) и на боковой поверхности (М) цилиндра или кольца.
a
b
c
1
2
k
k
a
b
c
k
k
1
2
1
2
3
1
2
3
1
2
3
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что общую профилограмму (GPG) катящегося твердого тела (1, 1a) получают из трех частичных профилограмм (PG, РС, PG), определенных на обоих основаниях (D, D) и на боковой поверхности (М) одновременно в один момент (t) определения, причем момент (t) определения отдельных частичных профилограмм (PG, РС, PG) выбирают таким образом, что полученное в этот момент (t) измеренное значение (z) из, по меньшей мере, трех лежащих на дуге окружности с радиусом (R) на одном из оснований (D, D), определенных в последовательные моменты (t, t, t) и однонаправленно из соответствующей длины линейной световой полосы (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3) измеренных значений (z, z, z), которые соответствуют каждая половине длины хорды (sl, sl, sl) через дугу окружности, принимает максимум.
a
b
c
13. Способ по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что профилограмму (PG), частичные профилограммы (PG, РС, PG) и/или общую профилограмму (GPG) сравнивают с одной или несколькими эталонными профилограммами (ВР1, ВР2) и устанавливают соответствующие отклонения (ΔРС) от данной эталонной профилограммы (ВР1, ВР2).
a
b
c
14. Способ по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что профилограмму (PG), частичные профилограммы (PG, РС, PG), общую профилограмму (GPG), соответствующую эталонную профилограмму (ВР1, ВР2) и/или соответствующие отклонения (ΔРС) относят к постоянной, длительное время неизменной геометрической базовой величине, такой как неизнашивающийся внутренний диаметр (2·R) обода колеса.
a
b
c
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что базовую величину определяют, по меньшей мере, по трем измеренным значениям, определяемым посредством бесконтактных динамических измерений на подвижном твердом теле (1, 1a), которые проводят таким же образом, что и определение профилограммы (PG) или частичных профилограмм (PG, РС, PG).
1
2
3
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что бесконтактные динамические измерения на подвижном твердом теле (1, 1a) проводят в заданные интервалы (Δt) времени, по меньшей мере, в три момента (t, t, t) посредством единственного, расширенного в линейную световую полосу (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3) светового луча.
а
b
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что бесконтактные динамические измерения на подвижном твердом теле (1, 1a) проводят одновременно посредством, по меньшей мере, трех, расширенных каждый в линейную световую полосу (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3) световых лучей при заданном расстоянии (N1, N2) между участками поверхности твердого тела (1, 1a), на которые проецируют световые полосы (3, 3, 3, 3с, 3c1, 3с2, 3с3).
18. Способ по п.14, отличающийся тем, что базовая величина представляет собой радиус (R) катящегося вращательно-симметричного тела, который определяют с помощью следующей системы уравнений:
1
2
3
1
2
3
1
2
3
причем z, z, z обозначают три лежащих на дуге окружности с радиусом (R), определенных соответственно однонаправленно, соответствующих ординате (z) декартовой системы координат измеренных значения длины линейной световой полосы (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3), которые соответствуют каждое половине длины хорды (sl, sl, sl) через дугу окружности, x, x, x обозначают соответствующие этим измеренным значениям значения (x) абсциссы, a k обозначает коэффициент, соответствующий заданным интервалам (Δt) времени или расстояниям (N1, N2) между участками поверхности твердого тела (1, 1a).
a
b
c
19. Способ по п.13, отличающийся тем, что профилограмму (PG), частичные профилограммы (PG, PG, PG), общую профилограмму (GPG), соответствующую эталонную профилограмму (ВР1, ВР2) и/или соответствующие отклонения (APG) визуализируют в устройстве индикации, таком как дисплей.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве светоприемного элемента используют устройство, формирующее оцифрованные сигналы, такое как ПЗС-камера с триггерным управлением.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве светоприемного элемента используют позиционно-чувствительный детектор, такой как фотодиодная матрица.
22. Способ по п.1, отличающийся тем, что световая полоса (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3) имеет ширину (b) в диапазоне 0,3-6,5 мм, в частности в диапазоне 0,8-2,2 мм.
23. Способ по п.1, отличающийся тем, что световая полоса (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3) имеет длину (LB) в диапазоне 50-750 мм, в частности в диапазоне 200-400 мм.
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что триангуляционный угол (φ) имеет значения в диапазоне 15-40°, в частности в диапазоне 20-30°.
25. Способ по п.1, отличающийся тем, что частота (f), с которой регистрируют отраженный от поверхности твердого тела (1, 1a) свет (RL), лежит в диапазоне 25 Гц - 100 кГц, преимущественно в диапазоне 1-10 кГц.
26. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость (v) поступательного движения твердого тела составляет менее 3,5 м/с, преимущественно менее 1,5 м/с.
27. Способ по п.1, отличающийся тем, что среднее рабочее расстояние (L) лазерного устройства (2) и/или отображающего устройства (5) от участка поверхности твердого тела (1, 1a), на которую проецируют световую полосу (3, 3а, 3b, 3с, 3c1, 3с2, 3с3), лежит в диапазоне 20-650 мм, в частности в диапазоне 150-350 мм.
28. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовое расстояние (В) между отображающим устройством (5), в частности, центром фокусирующей линзы (4) отображающего устройства (5), и оптической осью (O-O) лазерного устройства лежит в диапазоне 30-450 мм, в частности в диапазоне 60-270 мм.
a
b
c
2
29. Способ по п.13, отличающийся тем, что для профилограммы (PG), частичных профилограмм (PG, РС, PG), общей профилограммы (GPG), соответствующей эталонной профилограммы (BP1, BP2) и/или соответствующих отклонений (ΔPG) в основу кладут разрешение (dz) менее 2,0 мм, в частности менее 0,5 мм.
30. Способ по п.1, отличающийся тем, что для реализации съемочной петли (100) в находящийся на пути (9) испытательный стенд (8) встроен аппаратный компонент.
31. Способ по п.1, отличающийся тем, что съемочную петлю (100) реализуют в клиенте клиентско-серверной схемы с пространственно удаленным сервером, причем процессы (95) запуска системы, такие как управление семафором для рельсового транспортного средства (10), активирование триггера для съемки (106А, 106В, 106С) изображения и/или включение лазерного устройства (2), инициируют по запросу (90) сервера.
32. Способ по п.1, отличающийся тем, что в съемочной петле (100) посредством датчика (101, 6) расстояния до лазера после кондиционирования (102) сигнала формируют сигнал, в частности сигнал (103) расстояния, из которого посредством обработки (104) сигнала получают инициаторы (105А, 105В, 105С) для съемки (106А, 106В, 106С) изображения.
33. Способ по п.32, отличающийся тем, что за счет обработки (104) сигнала между сигналом (103) расстояния и инициаторами (105А, 105В, 105С) для съемки (106А, 106В, 106С) изображения посредством программируемого устройства (PLD), позволяющего конфигурировать различные, основанные на времени логические последовательности, создают заданные логические и временные связи.
34. Способ по п.1, отличающийся тем, что за счет съемки (106А, 106В, 106С) изображения создают матрицы (107А, 107В, 107С) изображений, которые временно хранят в работающей преимущественно циклически, последовательной памяти изображений светоприемного элемента (6).
в
35. Способ по п.34, отличающийся тем, что из матриц (107А, 107В, 107С) изображений, в частности в зависимости от скорости (v) твердого тела (1, 1a), осуществляют выбор (IS) изображения матрицы (107), представляющей измеренные значения (z) профиля (Р).
36. Способ по п.31, отличающийся тем, что после получения измеренных значений
в
в
1
2
3
(z) профиля (Р), в частности после прекращения (112) съемки изображения, измеренные значения (z), в частности хранящиеся данные (108) изображений, предпочтительно вместе с соответствующими значениями расстояния от лазерного устройства (2), места измерения в соответствии с использованной световой полосой (3c1, 3с2, 3с3) и/или времени (t, t, t) съемки (106А, 106В, 106С) изображения посылают (113) на сервер.
37. Способ по п.1, отличающийся тем, что съемочная петля (100) содержит устройства (110, 111) контроля условий в качестве критериев прерывания, связанные с таймером и/или с определенным числом заданных измерений.