способ бесконтактного контроля линейных размеров трехмерных объектов

Формула изобретения

Способ бесконтактного контроля линейных размеров трехмерных объектов, заключающийся в формировании на поверхности контролируемого объекта зондирующей структуированной подсветки, пространственно модулированной по интенсивности, регистрации изображения искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта структуры зондирующей подсветки и определении рельефа объекта по степени ее искажения, отличающийся тем, что зондирующую структуированную подсветку формируют с помощью компьютерного проектора в виде деформированной сетки, структуру которой получают по данным электронной поверхностной модели объекта путем преобразования видимых линий сечений объекта параллельными плоскостями под углом, адекватным оптическому излучению зондирующей структуированной подсветки, которую принимают за эталонную, затем проецируют ее на контролируемый объект и по искажению сетки от прямых линий судят об идентичности формы и размеров объекта по отношению к его электронной поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных размеров объектов, например лопаток турбин.

Известны способы бесконтактного контроля объектов стереофотограмметрическими методами, изложенные в книге "Геодезия. Геодезические и фотограмметрические приборы", М.: Недра, 1991. Сущность известного способа заключается в использовании стереоскопического свойства двух снимков объекта, полученных с разных точек фотографирования. По стереопарам получают контуры и рельеф поверхности контролируемого объекта. Погрешность этих методов контроля велика, что препятствует их применению в машиностроении.

Наиболее близким решением к заявленному является способ бесконтактного контроля линейных размеров трехмерных объектов, приведенный в описании к патенту РФ № 2199716, МПК G 01 В 11/24, заключающийся в формировании на поверхности контролируемого объекта зондирующей структуированной подсветки оптическим излучением, регистрации изображения искаженной рельефом поверхности объекта и определения рельефа.

Анализ аналогов, прототипа и других материалов показал, что известные способы не могут обеспечить точность бесконтактного контроля объектов порядка ±0,01 мм, которая необходима для контроля формы и размеров деталей машиностроения, например лопаток турбин.

Задачей изобретения является повышение точности контроля линейных размеров трехмерных объектов и их сличение с компьютерной поверхностной электронной моделью, которую принимают за эталон.

Задача решается за счет того, что в известном способе, заключающемся в формировании на поверхности контролируемого объекта зондирующей структуированной подсветки, пространственно модулированной по интенсивности, регистрации изображения искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта структуры зондирующей подсветки и определении рельефа объекта по степени ее искажения, в предлагаемом способе зондирующую структуированную подсветку формируют с помощью компьютерного проектора в виде деформированной сетки, структуру которой получают по данным электронной поверхностной модели объекта путем преобразования видимых линий сечений объекта параллельными плоскостями под углом, адекватным оптическому излучению зондирующей структуированной подсветки, которую принимают за эталонную, затем проецируют ее на контролируемый объект и по искажению сетки от прямых линий судят об идентичности формы и размеров объекта по отношению к его электронной поверхностной модели.

Формирование зондирующей структуированной подсветки в виде деформированной сетки с помощью компьютерного проектора, полученной непосредственно по данным электронной поверхностной модели объекта, которую принимают за эталонную, позволяет повысить точность контроля, так как наложение такой структуированной подсветки формирует на контролируемом объекте сетку из прямых линий, легко поддающуюся идентификации в режиме реального времени. Кроме того, предлагаемый способ позволяет производить непосредственное сличение формы и размеров объекта с его теоретической компьютерной моделью, что снижает погрешность измерений, так как сокращает технологическую цепочку передачи контролируемого размера на объект.

Техническим результатом является обеспечение контроля особо точных деталей сложной пространственной формы.

На чертеже приведена схема, реализующая способ контроля.

На поверхности контролируемого объекта 1 с помощью компьютерного проектора 2 формируют зондирующую структуированную подсветку, пространственно модулированную по интенсивности, в виде деформированной сетки 3, структуру которой получают с помощью компьютера 4 по электронной поверхностной модели объекта 1, путем преобразования видимых линий сечения объекта 1 параллельными плоскостями 5 под углом, адекватным оптическому излучению зондирующей структуированной подсветки, которую принимают за эталонную. Сформированная таким образом зондирующая структура в виде деформированных линий а-б, в-г, е-д сетки 3 при ее наложении на контролируемый объект 1 создает сетку 6 из прямых линий а'-б', в'-г', д'-е', регистрируемую ПЗС матрицей 7 цифровой фотокамеры (на чертеже не показана), через которую информация о форме и размерах объекта 1 поступает на компьютер 4 для сличения его рельефа с параметрами электронной поверхностной модели объекта 1. Деформация прямых линий сетки 6 свидетельствует о несоответствии формы и размеров контролируемого объекта 1 с его компьютерной моделью.

Проведенный комплекс исследований подтвердил, что предложенный способ контроля трехмерных объектов на порядок повышает точность измерения формы и размеров объектов.