ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РАЗМЕТКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Предлагаемое устройство относится к оптико-электронным устройствам для измерения геометрических параметров и разметки крупногабаритных изделий при их производстве.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство для измерения и определения координат объекта в пространстве (патент РФ на полезную модель №6233 кл. G01B 9/00, 1998), содержащее излучающий модуль, устройство поворота лазерного пучка, подвижно размещенное в направляющей с координатной линейкой, причем устройство поворота лазерного пучка представляет собой пентапризму с клином, закрепленную во вращающейся головке, размещенной в каретке с возможностью вращения, при этом на направляющей размещен уровень и установочные площадки с возможностью их регулирования по высоте.
Недостатком устройства является невозможность измерения геометрических параметров и разметки крупногабаритных изделий, в связи с осуществлением измерения расстояний контактным методом.
В этой связи важнейшей задачей является создание оптико-электронного устройства, позволяющего измерять геометрические параметры крупногабаритных изделий и проводить их разметку, используя бесконтактный метод измерения расстояний.
Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение его функциональных возможностей: проведение разметки крупногабаритных изделий и получение измерительной информации об их профилях в различных продольных и поперечных сечениях.
Указанный технический результат достигается тем, что оптико-электронное устройство для измерения геометрических параметров и разметки крупногабаритных изделий, содержащее устройство поворота лазерного пучка, представляющее собой пентапризму, закрепленную во вращающейся головке, отличающееся тем, что оно снабжено первым координатно-установочным устройством, механически соединенным с устройством поворота лазерного пучка, имеющим возможность вращения вокруг основной базовой линии, подключенным к первому блоку сигнализации и выполненным с возможностью оптического соединения с электронным лазерным дальномером, механически соединенным со вторым координатно-установочным устройством и выполненным с возможностью оптического соединения с мишенью, механически соединенной с третьим координатно-установочным устройством и подключенной ко второму блоку сигнализации.
Вращающаяся головка имеет входное, в которое может устанавливаться оптический фильтр, и выходное окна, причем входное окно снабжено откидной шторкой с установленным на ней первым позиционно чувствительным фотоприемником, выход которого подключен к входу первого блока сигнализации.
Электронный лазерный дальномер снабжен телескопом, блоком индикации и портом ввода-вывода.
Мишень снабжена вторым позиционно чувствительным фотоприемником, выход которого подключен к входу второго блока сигнализации.
Первое координатно-установочное устройство содержит стойку, снабженную механизмом ручного привода вращающейся головки и шкалой с угловым нониусом, закрепленную на первом координатном предметном столике, механически соединенным со штативом, причем первый координатный предметный столик имеет шесть степеней регулирования и снабжен шкалами с нониусом для отсчета соответствующих регулировочных перемещений.
Второе координатно-установочное устройство содержит второй координатный предметный столик, механически соединенный с первым рейтером, неподвижно закрепленным на первой установочной плите, причем второй координатный предметный. столик имеет четыре степени регулирования: перемещение вдоль обеих горизонтальных и вращение вокруг поперечной и вертикальной осей прямоугольной системы координат и снабжен шкалами с нониусом для отсчета соответствующих регулировочных перемещений, а первый рейтер снабжен резьбовой штангой для регулирования по высоте и шкалой для отсчета его величины.
Третье координатно-установочное устройство содержит третий координатный предметный столик, механически соединенный со вторым рейтером, неподвижно закрепленным на второй установочной плите, причем третий координатный предметный столик имеет четыре степени регулирования: перемещение вдоль обеих горизонтальных и вращение вокруг поперечной и вертикальной осей прямоугольной системы координат и снабжен шкалами с нониусом для отсчета соответствующих регулировочных перемещений, а второй рейтер снабжен резьбовой штангой для регулирования по высоте и шкалой для отсчета его величины.
Первый блок сигнализации состоит из последовательно соединенных первого блока управления, вход которого является входом первого блока сигнализации, и первого исполнительного механизма.
Второй блок сигнализации состоит из последовательно соединенных второго блока управления, вход которого является входом второго блока сигнализации, и второго исполнительного механизма.
Указанные отличия значительно повышают технический уровень устройства, так оно реализует бесконтактный метод измерения расстояний, что позволяет проводить разметку крупногабаритных изделий и получать измерительную информацию о их профилях в различных продольных и поперечных сечениях.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - устройство поворота лазерного пучка, механически соединенной с первым координатно-установочным устройством, на фиг.3 - электронный лазерный дальномер, механически соединенный со вторым координатно-установочным устройством, на фиг.4 - мишень, механически соединенная с третьим координатно-установочным устройством, на фиг.5 - обобщенная схема первого и второго блока сигнализации, на фиг.6 - схема, поясняющая получение измерительной информации для построения профилограммы изделия в конкретном его поперечном сечении.
Оптико-электронное устройство для измерения геометрических параметров и разметки крупногабаритных изделий содержит (фиг.1) устройство 1 поворота лазерного пучка, механически соединенное с первым координатно-установочным устройством 2 с возможностью вращения вокруг основной базовой линии, подключенное к первому блоку сигнализации 3 и выполненное с возможностью оптического соединения с электронным лазерным дальномером 4, механически соединенным со вторым координатно-установочным устройством 5 и выполненным с возможностью оптического соединения с мишенью 6, механически соединенной с третьим координатно-установочным устройством 7 и подключенной ко второму блоку сигнализации 8.
Устройство 1 поворота лазерного пучка представляет собой (фиг.2) пентапризму 9, закрепленную во вращающейся головке 10 имеющей входное 11, в которое может устанавливаться оптический фильтр, и выходное 12 окна. Входное окно 11 снабжено откидной шторкой 13 с установленным на ней первым позиционно-чувствительным фотоприемником 14, выход которого является выходом устройства 1 поворота лазерного пучка. Первое координатно-установочное устройство 2 содержит стойку 15, снабженную механизмом 16 ручного привода вращающейся головки и шкалой 17 с угловым нониусом и закрепленную на первом координатном предметном столике 18, механически соединенным со штативом 19, причем первый координатный предметный столик 18 имеет шесть степеней регулирования и снабжен шкалами (не показано) с нониусом для отсчета регулировочных перемещений.
Электронный лазерный дальномер 4 (фиг.3) снабжен телескопом 20, блоком индикации 21 и портом 22 ввода-вывода. Второе координатно-установочное устройство 5 содержит второй координатный предметный столик 23, механически соединенный с первым рейтером 24, неподвижно закрепленным на первой установочной плите 25, причем второй координатный предметный столик 23 имеет четыре степени регулирования: перемещение вдоль обеих горизонтальных (X и Y) и вращение вокруг поперечной (Y) и вертикальной (Z) осей прямоугольной системы координат и снабжен шкалами (не показано) с нониусом для отсчета соответствующих регулировочных перемещений, а первый рейтер 24 снабжен резьбовой штангой (не показано) для регулирования по высоте и шкалой (не показано) для отсчета его величины.
Мишень 6 (фиг.4) снабжена вторым позиционно-чувствительным фотоприемником 26, выход которого является выходом мишени 6. Третье координатно-установочное устройство 7 содержит третий координатный предметный столик 27, механически соединенный со вторым рейтером 28, неподвижно закрепленным на второй установочной плите 29, причем третий координатный предметный столик 27 имеет четыре степени регулирования: перемещение вдоль обеих горизонтальных (X и Y) и вращение вокруг поперечной (Y) и вертикальной (Z) осей прямоугольной системы координат и снабжен шкалами (не показано) с нониусом для отсчета соответствующих регулировочных перемещений, а второй рейтер 28 снабжен резьбовой штангой (не показано) для регулирования по высоте и шкалой (не показано) для отсчета его величины.
Первый блок 3 сигнализации (фиг.5) состоит из последовательно соединенных первого блока 30 управления, вход которого является входом первого блока 3 сигнализации, и первого исполнительного механизма 31. Второй блок 8 сигнализации состоит из последовательно соединенных второго блока 32 управления, вход которого является входом второго блока 8 сигнализации, и второго исполнительного механизма 33.
Оптико-электронное устройство для измерения геометрических параметров и разметки крупногабаритных изделий работает следующим образом.
При настройке устройства производится материализация основной базовой линии лазерным пучком (фиг.1) посредством электронного лазерного дальномера 4, работающего в видимом спектре диапазона электромагнитного излучения, и мишени 6. Для этого на одном торце изделия жестко прикрепляется, например, сварным или болтовым соединением, второе координатно-установочное устройство 5, на которое устанавливается электронный лазерный дальномер 4. На другом торце изделия жестко прикрепляется третье координатно-установочное устройство 7, на которое устанавливается мишень 6, выход которой подключен к входу второго блока сигнализации 8. Оператор, перемещает второй рейтер 28 (фиг.4) по второй установочной плите 29 и регулирует высоту подъема третьего координатного предметного столика 27, используя показания соответствующей шкалы, таким образом, чтобы центр второго позиционно-чувствительного фотоприемника 26 располагался на высоте h2 от соответствующей точки крепления второй установочной плиты 29 к торцу изделия, причем точное позиционирование мишени 6 осуществляется при помощи соответствующих регулировочных перемещений третьего координатного предметного столика 27 на основании показаний соответствующих шкал с нониусом. Далее оператор перемещает первый рейтер 24 (фиг.3) по первой установочной плите 25 и регулирует высоту подъема второго координатного предметного столика 23, используя показания соответствующей шкалы, таким образом, чтобы точка выхода лазерного пучка располагалась на высоте h1 от соответствующей точки крепления первой установочной плиты 25 к торцу изделия, причем точное позиционирование электронного лазерного дальномера 4, предварительная настройка которого производится посредством подключения, например, компьютера к порту ввода-вывода 22, для наведения лазерного пучка на центр второго позиционно-чувствительного фотоприемника 26 осуществляется при помощи соответствующих регулировочных перемещений второго координатного предметного столика 23 на основании показаний соответствующих шкал с нониусом и изображения, получаемого телескопом 20, а результат измерения дальности до конкретного объекта выводится на блок индикации 21.
Для определения отклонений от прямолинейности корпуса изделия в текущем продольном и конкретном поперечном его сечении по ходу лазерного пучка помещается первое координатно-установочное устройство 2 (фиг.1), с установленным на нем, подключенным к первому блоку 3 сигнализации, устройством 1 поворота лазерного пучка, причем расстояние от электронного лазерного дальномера 4 до базовой плоскости составляет l, а от базовой плоскости до устройства 1 поворота лазерного пучка - L. Далее оператор посредством откидной шторки 13 (фиг.2) переводит входное окно 11 в закрытое состояние и при помощи установки штатива 19 и первого координатного предметного столика 18 на основании показаний соответствующих шкал добивается того, что центр лазерного пучка совмещается с центром первого позиционно-чувствительного фотоприемника 14, после чего фиксируются показания шкалы первого координатного предметного столика 18.
i
0
i
При проведении разметочных работ и получении измерительной информации о профиле изделия в заданном продольном и текущем поперечном сечении, расположенном на расстоянии, равном сумме расстояний l, L и b, от торца изделия, после установки устройства 1 поворота лазерного пучка так, что расстояние от базовой плоскости до первого позиционно-чувствительного фотоприемника 14 равно L, оператор посредством откидной шторки 13 переводит входное окно 11 в открытое состояние, и лазерный пучок, пройдя пентапризму 9, закрепленную во вращающейся головке 10, поворачивает на угол, равный 90 градусам, и попадает в выходное окно 12, причем выбор текущего продольного сечения изделия осуществляется при помощи соответствующего поворота вращающейся головки 10 посредством механизма 16 ручного привода вращающейся головки, встроенного в стойку 15, на основании показаний шкалы 17 с угловым нониусом. После измерения пути, полученного посредством устройства 1 поворота лазерного пучка, центр входного окна 11 которого расположен на высоте Н (фиг.6) над внутренней поверхностью изделия, лазерного пучка в заданном поперечном и текущем продольном, которому соответствует угол α определяемый от начала отсчета g, сечении изделия, для определения длины вектора Р из полученного результата производится вычитание величины, равной сумме расстояний l, L и b.
Завершение операций совмещения центра лазерного пучка с центром первого позиционно-чувствительного фотоприемника 14 и второго позиционно-чувствительного фотоприемника 26 определяется соответственно первым блоком 3 (фиг.5) сигнализации и вторым блоком 8 сигнализации на основании обработки поступающих на их входы сигналов, которые сравниваются с заданными первым блоком 30 управления и вторым блоком 32 управления, в качестве которых могут использоваться микроконтроллеры, и при условии их совпадения последние генерируют управляющие воздействия соответственно на первый исполнительный механизм 31 и второй исполнительный механизм 33, которые оповещают оператора, например, звуковым или световым сигналом.
Таким образом, предлагаемое оптико-электронное устройство для измерения геометрических параметров и разметки крупногабаритных изделий позволяет проводить разметку соответствующих изделий и получать измерительную информацию о их профилях в различных продольных и поперечных сечениях.