Московский государственный технологический университет «Станкин»
Опубликован: 18.05.2005 | Доступ: свободный | Студентов: 4084 / 505 | Оценка: 3.93 / 3.84 | Длительность: 11:45:00
ISBN: 978-5-9556-0024-6
Специальности: Программист
Лекция 12:

Системы контроля геометрических параметров и распознавания качества обрабатываемых поверхностей

< Лекция 11 || Лекция 12: 12345 || Лекция 13 >
Аннотация: В данной лекции рассматривается проблема создания оптических систем для определения геометрических параметров фасонной поверхности. Приведена методика обработки оптического сигнала. Излагаются математические основы перехода от дискретного представления интенсивности излучения к непрерывной зависимости интенсивности от координаты, что повышает точность полученного изображения. Приводится конструктивное исполнение оптической системы.

Системы контроля геометрических параметров

В настоящее время при обработке изделий и поверхностей сложной формы, к точности исполнения которых предъявляются высокие требования, применяются универсальные или специальные измерительные средства, производящие дискретный контроль положения точек или отдельных сечений обрабатываемых поверхностей. Обычно такие измерительные приборы представляют собой сложные механические устройства, оснащенные щупом, который двигается по поверхности изделия от точки к точке и при этом фиксируется абсолютное отклонение головки щупа от некоторого базового положения. Иногда вместо щупа применяется набор стержней. Универсальные устройства контроля, построенные на этой основе, требуют создания специальных механических конструкций , хорошей защиты от вибраций. Как правило, данные устройства сложны в эксплуатации, особенно при измерении внутренних размеров или расстояний между отверстиями.


Рис. 12.1.

На рисунке 12.1 приведена принципиальная схема наиболее универсального, высокоточного контактного измерительного устройства. В данном устройстве щуп передвигается с помощью электромеханической системы вдоль контролируемой поверхности. В щупе размещается сенсорный датчик, который регистрирует относительные отклонения контролируемой поверхности при движении от точки к точке. Система перемещения щупа представляет собой следящую систему, выходные координаты которой определяют геометрические размеры измеряемой поверхности. В силу наличия механических узлов, данные системы обладают малым быстродействием.

Оптические системы контроля

Оптические системы контроля в сравнении с электромеханическими обладают более высоким быстродействием. Данные системы, как правило, реализуют два метода — теневой и контроль в отраженном свете. В первом случае измеряются размеры тени от предмета, во втором — измеряются амплитудно—фазовые характеристики отраженного света, по которым определяются параметры контролируемой поверхности.

Для контроля изделий с точностью, соизмеримой с длинной волны света, прибегают к использованию эффекта интерференции и дифракции света или к применению методов голографии. Однако реализация данных методов требует сложных технических устройств.

Поэтому в настоящее время предпочтение все чаще отдается оптическим приборам бесконтактного контроля. Они во многом лишены перечисленных недостатков, просты в реализации, обладают большой универсальностью и быстродействием. Роль оптических методов контроля резко возросла с появлением персональных компьютеров и малогабаритных компьютерных телекамер — TV. Они позволили полностью автоматизировать все необходимые расчеты, исключив при этом подготовительные операции. Применение компьютеров и TV дало возможность с помощью одного и того же прибора измерять различные характеристики поверхности путем выбора соответствующего программного обеспечения.

Рассмотрим метод оптического контроля, который в наибольшей степени подходит для высокоточного бесконтактного измерения геометрических размеров поверхностей деталей. При этом речь идет только о тех элементах поверхности детали, до которых доходит световая волна. Принципиальная схема оптического контроля геометрии поверхности (рис. 12.2) включает 1 — источник монохроматического света, 2 — зеркала, 3 — линзы, 4 — дифракционная решетка, 5 — корректирующие зеркала, 6 — деталь, 7 — телевизионная камера (TV), 8 — плата сопряжения, 9 — компьютер. Устройство закрыто от стороннего света и пыли и не чувствительно к вибрации. Свободный доступ обеспечен только к месту установки детали. Компьютер по результатам обработки поверхности выдает в виде таблиц на экран и на печать отклонения во всех сечениях поверхности. Система оптического контроля, разработанная в НПО "Луч" г.Подольск, имеет следующие характеристики: время контроля и расчета одной детали — 20 с (данный параметр в основном определяется быстродействием компьютера); точность контроля — 6 мкм; минимальный радиус контролируемой поверхности — 50 мкм; размер контролируемой поверхности в плане — не более 300 x 200 мм.

Оптическаая система контроля

Рис. 12.2. Оптическаая система контроля

Данные, полученные от измерительной системы, позволяют корректировать траекторию перемещения инструмента относительно детали. Телекамера фиксирует изображение в виде массива чисел, элементы которого характеризуют интенсивность светового потока, попадающего на каждый элемент фотоматрицы. Телекамера соединена с компьютером, в котором осуществляется обработка полученной информации.

Масштабирование изображений, фиксируемых на телекамере, выполняется с использованием эталонной фигуры, в качестве которой может быть принята, например, высокоточная фасонная поверхность на захватном устройстве робота. Изображение эталонной фигуры фиксируется в условных единицах. Зная размеры эталонной фигуры в миллиметрах, можно определить масштаб для базы крепления. При работе с объектами выпуклой формы необходимо учитывать свойство трехмерной аберрации объектива1Данная функция объектива получается экспериментально в процессе юстировки прибора. Для этого используются эталонные фигуры с известной геометрией. Аберрация — это искажение изображения за счет неточностей в оптической схеме объектива. .

Изображение в телекамере фиксируется за (0,01 \div 0,001 сек.). Это сводит к минимуму влияние механических вибраций и позволяет получить нужное быстродействие. Кроме телекамеры, система контроля (рис. 12.2) включает:

  1. Источник освещения, который крепится на жесткой базе таким образом, чтобы свет от него попадал на контролируемый объект.
  2. Измеряемое изделие, которое может крепиться в захватном устройстве. В этом случае эталонная фигура также размещается на захватном устройстве.

Для контроля качества обработки поверхности (шероховатости поверхности) применяется только способ контроля в отраженном свете.

< Лекция 11 || Лекция 12: 12345 || Лекция 13 >
Дмитрий Черепанов
Дмитрий Черепанов

Неоднократно находил ошибки в тестах, особенно в экзаменационных вопросах, когда правильно данный ответ на вопрос определялся в итоге как не правильно отвеченный... Из-за этого сильно страдает конечный бал! Да еще в заблуждение студентов вводит! Они-то думают, что это они виноваты!!! Но они тут не причем! Я много раз проверял ответы на некоторые такие "ошибочные" вопросы по нескольким источникам - результат везде одинаковый! Но ИНТУИТ выдавал ошибку... Как это понимать?

Из-за подобных недоразумений приходиться часами перерешивать экзамен на отличную оценку...!!!

Исправьте, пожалуйста, такие "ошибки"...

Анжелика Шлома
Анжелика Шлома

Огромная просьба сделать проще тесты, это просто ужас какой-то! Слишком сложно! 

Анатолий Федоров
Анатолий Федоров
Россия, Москва, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 1989
Оксана Пагина
Оксана Пагина
Россия, Москва