Russian English
 
Home Contacts

КОМПЛЕКС ВЫСОКОТОЧНЫХ ОПТИЧЕСКИХ И ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ
ПРИБОРОВ  ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ И ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТЕЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

 

-   Оптическая струна;
 -  Оптическая линейка;
 -  Оптический  плоскомер;
 -  Лазерная струна

 

Измерительные приборы и комплексы, предназначены для высокоточного контроля формы и взаимного расположения узлов и поверхностей крупногабаритных объектов в реальном режиме времени. Измерительные комплексы и приборы позволяют решать такие задачи, как:

- контроль прямолинейности и «извёрнутости» направляющих станков,

- контроль прямолинейности и перпендикулярности хода режущего инструмента станков, типа «обрабатывающий центр»,

- контроль прямолинейности, соосности, перпендикулярности и т.д. узлов стапельной оснастки при изготовлении и монтаже летательных аппаратов (самолётостроение, ракетостроение),

- «пробивка» оси гребных валов, контроль соосности подшипников  валопроводов, контроль прямолинейности и «извёрнутости» рам крупногабаритных дизелей и двигателей и другие технологические  операции в судостроении,

- контроль плоскостности, перпендикулярности, соосности узлов и агрегатов атомной энергетики,

- контроль взаимного расположения рабочих цилиндров крупногабаритных компрессоров, дизелей, по отношению к оси вала,

- контроль прямолинейности и плоскостности турбогенераторов, поверочных линеек и плит,

- контроль соосности шпинделей станков и их частей,

-         контроль кривизны оси валов большой протяжённости и другие задачи контроля. 

Струна оптическая

Оптическая струна предназначена для измерения и регистрации отклонений поверхностей от прямолинейности на больших протяжениях. Она может быть использована для контроля прямолинейности и плоскостности линеек, плит, направляющих станков, рам крупногабаритных двигателей, прокатных станов, прессов, турбин, опорных дисков и т.п. Её  можно приспособить для контроля соосности валопроводов. Она может быть использована при наличии больших разрывов в контролируемой поверхности, для проверки высотных отметок при монтаже и установке тяжелых станков, прессов и т.д. «Оптическая струна» дает также возможность проверки прямолинейности движения частей станков и других механизмов в процессе их перемещения.

Отличительной  особенностью «оптической струны» и ее модификаций является то, что в качестве объектива в приборе используется сферический мениск, обладающий свойствами аксикона. Аксикон позволяет наблюдать изображение марки при ее перемещении вдоль оси без перефокусировки, т.е. исключает основную составляющую погрешности измерения – погрешность от перефокусировки.

  Поэтому «оптическая струна  является высокоточным прибором. В «Государственной поверочной схеме для средств измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности» (см. ГОСТ 8.420-2002) Оптическая струна «ДП 477М» введена  как рабочий эталон.

Приборы  комплектуются широкой номенклатурой периферийной оснастки, расширяющей возможности приборов, повышающий его универсальность, сохраняя высокую точность и надёжность контроля.

Центральная часть аксикона является нерабочей. Это позволило в отдельных моделях прибора (ОС 3М; ИГ 158; ОС 104) встроить автоколлимационный канал, ось которого совмещена с осью визирного канала;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Пределы контролируемых  длин,   м.

от 0,2 до 30

 

Пределы измерения   непрямолинейности оптическим компенсатором, мм. 

 

от 0 до 1 

Пределы измерения  непрямолинейности микрометрическими винтами  марки, мм.          

 

от 0 до 10

 

Цена деления оптического компенсатора, мм:

шкалы барабана

основной шкалы

 

 

0,001

0,1

 

Цена деления микрометрических винтов марки, мм:

шкалы барабана

основной шкалы

 

 

0,01

1,0

 

Пределы допускаемой погрешности визирной

трубы, мм.

 

 

 

 

 

± (0,004 +  3  ·  10 -3 L)

где L – расстояние от торца визирной трубы  до марки в м.

 

Оптическая линейка

          Оптическая линейка  предназначается для измерения откло­нений от прямолинейности и плоскостности рабочих поверхностей пове­рочных линеек (ГОСТ 8026-64),  плит (ГОСТ 10905-64) всех классов точности и типо­размеров; поверхностей направляющих станков, образующих валов дли­ной свыше 1000 мм. и пр.

Поверхности длиной свыше 1600 мм поверяют шаго­вым методом.

Прибор предназначен для работы в лабораторных и цеховых усло­виях при температуре 20 ± 5°С и при относительной влажности воздуха не ниже 80 %.

      В основу прибора положен принцип, позволяющий сравнивать испытуемую поверхность с нематериальной прямой – оптической осью афокальной оборачивающей системы, относительно  которой измеряют смещения наконечника, находящегося в контакте с этой поверхностью. Оптическая линейка отличается повышенной точностью, надежностью и производительностью контроля. Прибор прост, удобен и не расстраивается при эксплуатации. 

Малая чувствительность линейки к  температурным и механическим деформациям позволяет производить измерения в цеховых условиях с высокой степенью точности.

     Прибор «оптическая линейка» введен в «Государственную поверочную схему для средств измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности» (см. ГОСТ 8.420-2002) как рабочий эталон.

Оптическая линейка выпускается в двух вариантах: ИС-36М;  ИС-43

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 

Наименование основных параметров 

ИС-36М

ИС-43

Пределы измеряемых отклонений поверхности от прямолиней­ности и плоскостности, мм: 

 

 

±0,4 

 

 

±0,2 

Пределы длин измеряемых поверхностей, мм. 

 

200 - 1600 

 

 

200 - 800 

 

Цена деления шкалы отсчетного устройства, мм. 

 

0,001

 

0,0005

Общее увеличение прибора, крат.

 

30

60

Пределы допускаемой погрешности прибора, мм. 

 

± (0,001 + 0,1/h.) где h — измеряемое отклонение в мм. 

 

± (0,0005 + 0,1/h.)

где h — измеряемое отклонение в мм. 

Масса, не более кг.: 

 корпуса линейки

измерительной каретки 

 

25,6

1,4 

 

15

1,4

Габаритные размеры прибора, мм. не более длина, 

ширина,

высота,  

 

2220

155

370 

 

1250

155

370 

Напряжение питания, в.

220

220

 

ОПТИЧЕСКИЙ ПЛОСКОМЕР.

  Оптический плоскомер предназначен для контроля плоскостности горизонтальных и наклонных поверхностей большой протяженности.               Отличительной  особенностью «оптического плоскомера» и его модификаций является то, что в качестве объектива в приборе используется сферический мениск, обладающий свойствами аксикона. Аксикон позволяет наблюдать изображение марки при ее перемещении вдоль оси без перефокусировки, т.е. исключает основную составляющую погрешности измерения – погрешность от перефокусировки. Поэтому «оптический плоскомер» является высокоточным прибором и введен в «Государственную поверочную схему для средств измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности» (см. ГОСТ 8.420-2002) как рабочий эталон.    

Прибор обеспечивает дискретное измерение отклонений от плоскости в полярной системе координат. Осуществляет контроль положения реперных отметок относительно исходной плоскости при монтаже узлов и элементов оборудования различного назначения. В основе работы прибора лежит визирный метод контроля. Исходная плоскость образуется вращением визирной линии трубы с пента-призмой. В приборе предусмотрена возможность компенсации погрешности изготовления пента-призмы.

Были разработаны два варианта плоскомеров:

-                     с вращением визирной трубы в подшипнике скольжения         «ИС-41М»;

-                     с вращением трубы по точной поверхности ситаллового диска «ОП-1».

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 

Диапазон контролируемых поверхностей, м.  

от 0,5 х 0,5 до 30 х 30

Пределы измеряемых отклонений, мм

0 – 1

Цена деления оптического микрометра, мм.

0,001

Пределы допускаемой погрешности, мм.

± (0,005 +  0,01 L),

где L – расстояние от прибора  до марки в м. 

Напряжение питающей сети, в. 

220

Масса прибора, кг. не более. 

20

Масса марки, кг. не более.

5

ЛАЗЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ.                                      («ЛАЗЕРНАЯ СТРУНА»).

  Лазерный измеритель непрямолинейности - «лазерная струна» является принципиально новым, прецизионным измерительным прибором, предназначенным для контроля формы и взаимного расположения поверхностей крупногабаритных изделий в линейной и угловой мере.

  Лазерно-оптические приборы  применяются в современных эффективных технологиях пространственного контроля и управления сложных крупногабаритных объектов на всех стадиях их изготовления, монтажа, разметки, сборки и эксплуатации.

         Если учесть, что контролируемые объекты это дорогостоящие, трудоемкие изделия, то вопрос качества их изготовления, надежности и безопасности  в эксплуатации  имеет огромное значение. В связи с этим  возрастает роль метрологического обеспечения технологических операций  и эксплуатационных процессов. Особенно роль контроля актуальна там, где современные технологии постоянно повышают требования к точности измерений, увеличивается длина контролируемых трасс, появляются изделия с все более пространственно-сложной геометрией, а также там, где необходима частичная или полная автоматизация процесса контроля и управления.

В настоящее время отечественная промышленность аппаратуру такого рода не выпускает

Из приборов зарубежных фирм наиболее распространенными являются:

  лазерный тахеометр «Pentax», Бельгия,

  лазерный тахеометр « Leica», Швейцария,

 лазерный интерферометр XL-80 фирмы RENISHAW, Англия,

 система измерительная лазерная FIXTURLASER LEVEL Швеция

         Основными недостатками применения зарубежной аппаратуры является их высокая стоимость 150,0 – 200,0 тыс. евро.

         Кроме того, эксплуатация данных приборов, их сервисное обслуживание,  требует специально подготовленного персонала, а поверка и аттестация привлечение тех же фирм. Все это делает процесс контроля весьма дорогой процедурой.

Отличительными особенностями «лазерной струны» являются:

- стабилизация лазерного луча в пространстве и во времени как     отсчетной базы и, как следствие, - высокие точностные характеристики, сохраняющиеся на всей трассе измерений;

 -    отсутствие фокусировки луча на всей трассе контроля;

 -     возможность автоматической компенсации наклонов прибора;

 -   отсутствие необходимости в какой – либо регулировке и настройке в процессе      эксплуатации;

 - возможность полной автоматизации процесса контроля и управления технологическими процессами и объектами;

 -     предельная простота, наглядность и удобство в работе;

 -  отсутствие необходимости присутствия оператора у прибора в процессе  эксплуатации;

 -  отсутствие требований к специальной подготовке, и высокой     квалификации оператора;

 -    небольшие габаритные размеры и вес.

Приборы позволяют решать такие часто встречающиеся задачи как:

         - задача вертикальной передачи азимутального направления в системах прицеливания;  

         -  контроль прямолинейности и  «извёрнутости»  направляющих станков;                                                                                                                                        - контроль прямолинейности и перпендикулярности хода режущего инструмента станков, типа «обрабатывающий центр»; 

         - -контроль прямолинейности, соосности, перпендикулярности и т.д. узлов стапельной оснастки при изготовлении и монтаже летательных аппаратов (самолётостроение, ракетостроение);                                                              - «пробивка» оси гребных валов, контроль соосности подшипников  валопроводов;                                                                                                                    - контроль прямолинейности и «извёрнутости» рам крупногабаритных дизелей и двигателей и другие технологические  операции в судостроении;                                                                                                         -   контроль плоскостности, перпендикулярности, соосности узлов и агрегатов атомной энергетики;                                                                                        -   контроль взаимного расположения рабочих цилиндров крупногабаритных компрессоров, дизелей, по отношению к оси вала;                        -   контроль прямолинейности и плоскостности  поверочных линеек и плит; 

-  контроль соосности шпинделей станков и их частей;                                                    -  контроль кривизны оси валов большой протяжённости и другие контрольно-измерительные операции пространственно сложных, крупногабаритных изделий.

Прибор состоит из:

         - лазерного формирователя отсчетной базы;

         - приемных систем;

         - периферийной оснастки.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ.

Основная задача «лазерного формирователя» состоит в организации стабильной в пространстве и времени отсчетной базовой прямой большой протяженности. Преобразование лазерного пучка в стабильную базу  осуществляется следующим образом.

Лазерный пучок от ОКГ (см. принципиальную схему) попадает на микрообъектив, который расширяет и направляет на «аксикон». «Аксикон»- это оптический элемент, который характеризуется большой сферической аберрацией. Вследствие  сферической аберрации лучи, падающие на «аксикон» на различных высотах (относительно оптической оси), сходясь образуют за ним  кольцевую интерференционную структуру с четко выраженным круглым центральным пятном. Эта структура сохраняется на всей измерительной трассе и образует отсчетную базовую прямую большой протяженности (до 100 метров и более).

Система, основанная на использовании кольцевой интерференционной структуры, имеет 2 основных преимущества:

  1. При случайных смещениях оси диаграммы направленности лазерного излучения форма и положение центрального круглого пятна кольцевой структуры остаются неизменными.
  2. Диаметр центрального пятна в несколько раз меньше диаметра лазерного пучка, что позволяет получить высокую точность регистрации смещений энергетического центра этого центрального пятна.   

 

 

Приемные системы и устройства измеряют отклонения требуемого параметра от базовой прямой с помощью отсчётных механизмов.

В зависимости от точности отсчётные устройства могут быть выполнены на базе:

-         миллиметровой шкалы (в этом  простейшем случае отсчет     выполняется визуально от середины центрального пятна,  например, при использовании линеек с миллиметровой шкалой);

-        миллиметровой шкалы с нониусом (штангенциркуль);

-        микрометрических подвижек с точностью отсчёта 0,01; 0,001мм;

-        подвижек с отсчётом по индикатору;

-        оптических компенсаторов.

 

Наведение на центральное пятно кольцевой структуры может осуществляться:

-        визуально, непосредственно по шкале;

-        по реперному знаку, например, экрану с перекрестием (см. рис.), перемещающемуся по «линейке», или жестко связанному с нониусом;

-        через окуляр с перекрестием или с перекрестием и шкалой;

-        фотоэлектрическим приёмником.

 

         Прибор может базироваться на:

         - магнитном лафете (см фото);

         - теодолитном столике;

            - непосредственно в базовые отверстия контролируемого объекта.

 

         Прибор может быть оснащен  датчиками,  приводами и программным обеспечением, которые совместно с матричными фотоэлектрическими приемниками  могут зарегистрировать, обработать и выдать информацию на экран встроенного дисплея или в компьютер, что делает процесс контроля частично или полностью автоматизированным.

Прибор может комплектоваться широкой периферийной  вспомогательной оснасткой, расширяющей возможности прибора, повышающей его универсальность:

              -   насадка с пентапризмой  с клином;

-   автоколлимационная насадка;

-        клиновая насадка;

-        выносное  плоское зеркало;

-        выносное угловое зеркало;

-        выносная пентапризма и др.

 

Прибор может быть выполнен с автоматической стабилизацией преобразованного лазерного луча в горизонтальной или наклонной плоскости. В этом случае преобразованный лазерный луч автоматически возвращается в первоначальное положение при случайном наклоне прибора в процессе контроля, т.е. прибор может работать как автоматический лазерный нивелир.

 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Рабочее расстояние, м

1-100 и более.

Точность самоустановки оси лазерного пучка, воспроизводимость пространственных построений - основная систематическая погрешность прибора/, угловых сек (мм/м)

 

 

0,1  (0,0005)

Диапазон работы устройств стабилизации, угловых мин 

30 (не менее)

Погрешность отсчёта   линейных отклонений от оси единичного пучка в зависимости   от применяемых измерительных устройств,  мм,

в т.ч. при простейшей визуальной регистрации, мм.

 

0,5 – 0,002

0,5 - 0,01

Применение данных приборов и комплексов на современных  объектах и предприятиях  народнохозяйственного и оборонного значения  позволит:

- Гармонично вписаться в программу технической модернизации  предприятий;

      -  Уйти от необходимости закупок импортного дорогостоящего метрологического оборудования;

-          Повысить технический уровень персонала предприятия;

-          Повысить надежность изготавливаемых объектов, повысить их  техническую безопасность в процессе их эксплуатации;

-          Повысить производительность контроля;

 Снизить себестоимость контрольно-измерительных операций