|
|
|
В предлагаемой обзорной статье, опубликованной в журнале "Автометрия" (изд-во СО РАН, N 5, том 40, 2004, c. 26-37) представлены новые автоматизированные лазерные оптоэлектронные измерительные системы для 3D контроля геометрических параметров изделий сложной формы: газо-воздушного тракта газотурбинных двигателей (ГТД) и др. изделий. Оптоэлектронные контрольно-измерительные системы "ОПТЭЛ" разработаны и производятся НВП "ОПТЭЛ" УГАТУ. Приведены основные технические характеристики, преимущества, возможности использования и примеры внедрения в исследованиях и в производстве: авиамоторостроении и других отраслях промышленности.
С дальнейшим развитием новых информационных технологий возрастает актуальность создания компьютерных систем технического зрения для проведения бесконтактных измерений геометрических параметров объектов сложной формы в технологических процессах в машиностроении [ 2, 17].
В Научно - Внедренческом Предприятии "ОПТЭЛ" Уфимского авиационного технического университета (УГАТУ) разработаны и производятся новые высокоточные и высокопроизводительные бесконтактные системы для измерений геометрических размеров, профилей, координат, диаметров, ориентации, углов, толщины, перемещений, скорости, температуры и др. [ 1, 3 - 4, 7 - 16].
Новые оптоэлектронные системы предназначены для применения в различных отраслях машиностроения (авиамоторостроении, металлургии), транспорте, медицине, криминалистике и др. для автоматизации контрольно - измерительных операций и технологических процессов.
Создано оригинальное программное обеспечение систем "ОПТЭЛ", позволяющее в реальном масштабе времени проводить программную обработку, отображение и регистрацию результатов измерений на базе IBM PC - совместимых компьютеров. СТЗ могут использоваться как автономно, так и в составе систем обработки информации и управления, для чего имеются соответствующая связь с другими системами АСУ ТП, в частности, с системами СAD / CAM.
Работа систем основана на световых, теневых, триангуляционных и других способах измерений [1-2], с использованием в сочетании с полупроводниковыми развертывающими фотоприемниками (CMOS и др.) и с электронной и программной обработкой информационных сигналов в ЭВМ обеспечивают высокую точность и производительность бесконтактных измерений, надежность работы в производственных условиях.
Электронный блок устройства обеспечивает развертку интегрального многоэлементного фотоприемника и соответствующую обработку видеосигнала для выделения информации о проекции изображений в требуемом динамическом диапазоне изменений интенсивности. Цифровые коды, соответствующие контролируемой геометрии, выделяются и обрабатываются в компьютере по специальной программе.
Измерения проводятся бесконтактно и с высокой скоростью (сотни - тысячи раз в секунду). Это обеспечивает возможность проведения практически непрерывных измерений в относительном движении оптоэлектронной головки и контролируемого изделия.
Координаты изделия также непрерывно вводятся в компьютер, где рассчитываются, отображаются и регистрируются значения фактического профиля изделия и сравниваются с профилем заданным чертежом. Результаты измерений отображаются в различных наглядных формах, регистрируются и сохраняются в памяти компьютера и на машинных носителях информации неограниченное время. Они также выдаются в виде распечатанных протоколов на бумаге.
Программное обеспечение систем "ОПТЭЛ" позволяют в реальном масштабе времени проводить программную обработку, отображение и регистрацию результатов измерений.
Программное обеспечение системы создано в средах MS DOS, Windows 95/98, NT, 2000.
Одним из видов обработки результатов измерений является восстановление измеренной 3-х мерной (3D) поверхности по фактическим данным. Для этого используется метод сплайновой аппроксимации.
Сплайн-функция f(P) определяется формулой:
, (1)
где: gi ( P ) = ( k i ( x ), G ( x, P ) ),
ai, bi - постоянные реальные коэффициенты,
n1 ( P ), n2 ( P ),…, nq ( P ) - элементы ядра оператора преобразования,
N - количество точек сетки аппроксимации,
P - аппроксимируемая точка.
Системы "ОПТЭЛ" включают в себя лазерный сканирующий оптико - механический блок, компьютер IBM PC Pentium промышленного исполнения и развитое специализированное программное обеспечение для контроля геометрии изделий сложной формы (рис.1). Системы "ОПТЭЛ" имеют в своем составе управляемые от компьютера высокоточные координатный и поворотный столы.
Создано оригинальное ПО новых систем контроля, которое позволяет работать с системами без специальной подготовки и содержит всю необходимую справочную информацию. ПО реализует проведение автоматических измерений, регистрацию, отображение, документирование и сохранение результатов с передачей их по компьютерной сети в АСУ ТП.
Важной задачей в авиамоторостроении для авиации и энергетики является создание новых ГТД с повышенными качественными характеристиками. Поэтому создание новых гибких автоматизированных систем контроля геометрии сложных профилей, являющихся одним из звеньев в АСУ ТП, является весьма актуальной [5, 9]. Исходя из вышеизложенного созданы новые лазерные компьютерные системы нового поколения "ОПТЭЛ" для высокопроизводительного контроля геометрии изделий сложной формы с гибким и быстрым переходом на разные типоразмеры и виды изделий [ 3, 4, 8 - 13].
Трудоемкость производства ГТД в большой степени определяется трудоемкостью изготовления газо-воздушного тракта. Он включает в себя до более десятка ступеней из рабочих колес и направляющих (сопловых) аппаратов, каждый из которых содержит до сотен лопаток. В целом на ГТД приходится до 1000 … 5000 лопаток десятков типоразмеров. Поскольку каждый элемент газо-воздушного тракта требует контроля множества параметров, средства и технология контроля занимают значительную часть трудоемкости изготовления и себестоимости двигателя и определяют время подготовки производства нового ГТД.
При производстве ГТД требуется изготовить десятки типоразмеров компрессорных, турбинных лопаток и вспомогательной оснастки. Все они имеют сложную геометрию аэродинамической поверхности. Причем в ГТД нового поколения в несколько раз повышены требования по точности геометрии лопаток и кроме этого введены новые контролируемые параметры. Внешний вид турбинной лопатки представлен на Рис.2.
Также очень важна оптимальная раскладка лопаток в лопаточных решетках по комплектам ГТД.
Существующие средства контроля геометрии газо-воздушного тракта не отвечают современным требованиям. Лопатки ГТД обычно контролируют устаревшими субъективными ручными, визуальными и контактными средствами: шаблонами, приборами ПОМКЛ и др. Иногда проводится выборочный контроль геометрии лопаток контактными координатно-измерительными машинами (КИМ) [5, 6].
Параметры лопаточных решеток ГТД обычно также контролируют субъективными ручными и визуальными средствами: набором контактных мерительных приспособлений и КИМ, которые зачастую деформируют лопатки. При контроле с помощью контактных визуальных шаблонных приборов и приборов типа ПОМКЛ на каждую операцию с изменением припуска изготовляется соответствующий прибор. Все эти средства устарели и не отвечают современным требованиям.
На смену устаревших измерительных средств созданы новые лазерные системы "ОПТЭЛ". Они предназначены для бесконтактных измерений профиля и геометрических параметров практически любых изделий сложной формы выполненных из различных материалов, в том числе из хрупких и мягких: компрессорных и турбинных лопаток ГТД, пресс-форм, стержней, восковых и гипсовых моделей и т.д. Системы "ОПТЭЛ" позволяют комплексно контролировать все стадии технологических процессов изготовления элементов газо-воздушного тракта ГТД, начиная с исходных заготовок компрессорных и турбинных лопаток, пресс-форм, стержней, моделей, оснастки и до выходного контроля готовых лопаточных решеток ГТД с созданием базы данных по ступеням и в целом ГТД [ 8 - 13].
При контроле лопаток автоматически измеряются профили пера спинки и корыта. Последние версии систем также обеспечивают точные измерения малых радиусов кромок (с радиусами менее 1...0,05 мм ) и проведение автоматических измерений за одну установку лопаток, в том числе при их автоматическом вращении. Кроме этого, имеется режим измерения геометрических параметров и замковой части (хвостовика) лопатки.
В табл. 1 приведены виды измеряемых деталей (заготовок и вспомогательной оснастки) и геометрических параметров при производстве турбинных лопаток ГТД. При производстве компрессорных лопаток ГТД контролируются примерно такие же разнообразные виды заготовок и параметров.
Новые высокоточные и быстродействующие лазерные системы "ОПТЭЛ" для бесконтактных автоматических измерений геометрических параметров основных элементов газо-воздушного тракта ГТД обеспечивают контроль:
а) отдельных лопаток и технологической оснастки для их изготовления
б) дисков для рабочих колес
в) лопаточных решеток в сборе ( рабочих колес и направляющих аппаратов ).
Системы "ОПТЭЛ" включают в себя созданные специализированное математическое и программное обеспечение, выполняющие измерение фактических размеров профиля 3D изделий и сравнение с заданными по чертежу (мат-моделью).
Автоматическое базирование к координатным осям изделий в зависимости от конкретного исполнения может осуществляться как по базирующим элементам, так и по базовым поверхностям изделия, например, по замку (хвостовику) лопатки, а также по эталонным точкам или сечениям фактического профиля.
Системы позволяют измерять и оптимизировать смещения и развороты профилей сечений, а также форму и радиусы входных и выходных кромок изделий с выдачей этих значений на экране в текстовом и графическом видах. Результаты измерений отображаются в наглядной форме на дисплее, а также могут быть оформлены на бумаге в нужном для пользователя виде (графики, таблицы, протоколы измерений, статистические данные, отчетные формы и т.д. ). Результаты измерений автоматически сохраняются в памяти компьютера в виде файла, что позволяет создать базу данных по различным изделиям. На настоящее время создана 8-я версия ПО.
Системы "ОПТЭЛ" подразделяются на:
1.Лазерный аппаратно-программный комплекс для измерений геометрии лопаток и технологической оснастки различных типоразмеров. Создаются базы данных по геометрии пера, хвостовика и кромок, по углам разворота, хордам, величинам С1, С2, С макс, волнистости пера и др.
2.Программу раскладки лопаток по комплектам роторов (статоров) с селекцией по углам установки лопаток, по массе, по статистическому моменту и др. по базе данных.
3. Лазерный аппаратно - программный комплекс для бесконтактных измерений фактических параметров установки лопаток в роторах и статорах различных типоразмеров: - углов установки ( разворота ) лопаток, - критического ( проходного ) сечения решетки и др.
4. Лазерный аппаратно - программный комплекс для бесконтактных измерений профиля дисков и колец рабочих колес.
На рисунке 3 приведены в качестве иллюстрации результаты быстрых компьютерных измерений и отображения оцифрованной геометрии турбинной лопатки ГТД: трехмерной (3D) - (а) и двумерной (2D) профилограммы одного из сечений (б) с рассчитанными отклонениями параметров геометрии от чертежных. В 2D профилограмме отображается фактическое сечение геометрии лопатки с рассчитанными отклонениями от чертежных точек от 1 до 37 и специфических параметров сечения лопатки: хорды, полухорд: b1=14,639 мм, b2=22,407 мм, заданных толщин: С1=5,304 мм, С2=2,782 мм, С макс=6,691 мм.
Величины отклонений, рассчитанные по нормали к фактическому профилю, выведены в цифровой форме. На профилограмме видно, что отклонения для чертежных точек 25…37 для спинки лопатки превышают допуск (красный цвет отклонений), т.е. в этих точках лопатка толще, чем задано чертежом. В остальных точках - профиль в допуске (цвет - зелёный).
Рассмотрим подробнее лазерный автоматизированный контроль геометрических параметров установки лопаток в лопаточных решетках ГТД системой "ОПТЭЛ-ГТД". Эта система предназначена для бесконтактных измерений геометрических параметров установки лопаток на заданных сечениях в лопаточных решетках (ЛР) ГТД: рабочих колесах и направляющих аппаратах [ 9 - 11 ].
Принцип измерения основан на теневом оптоэлектронном методе сканировании лопаток вращаемой ЛР лазерным лучом. В системе проводится контроль ширины и положения тени от лопаток в заданном сечении. Сканирование осуществляется посредством перемещения лазерных головок оптико-механического блока системы относительно измеряемого изделия.
Схема лучей лазерных датчиков и расчетные параметры для вычисления углов установки лопаток ЛР ГТД приведены на рис.4. Для осуществления измерений геометрии параметров установки лопаток предусмотрены соответствующие режимы сканирования лопаток изделия и расчеты ее специфических параметров.
Рис.4.Схема лучей лазерных датчиков и расчетные параметры для вычисления углов установки лопаток ЛР ГТД
На рис.4 приняты следующие обозначения:
а1-угол наклона оси лазерного луча от первого лазера к вертикали;
а2- угол наклона оси лазерного луча от второго лазера к вертикали;
Вi- разница между относительными высотами первых кромок лопатки и калибра;
Нi- разница между относительными высотами вторых кромок лопатки и калибра;
x1, x2, x3, hk - вспомогательные параметры для использования в расчетах;
dx1 - расстояние, пройденное лопаткой за время между срабатываниями датчиков от первого и второго лазерных лучей;
dx2 - расстояние, пройденное наклонным калибром за время между срабатываниями датчиков от первого и второго лазерных лучей.
Математическая модель определения углов установки лопаток в ЛР ГТД:
(2)где Аk - угол установки калибра;
lk - длина хорды калибра.
В результате сканирования параметров установки лопаток в заданных сечениях под разными углами измеряется набор профилей. Это дает полную адекватную информацию о фактическом профиле параметров установки лопаток лопаточной решетки ГТД, включая расчетные параметры, которые сохраняются в памяти компьютера, передаются в АСУ ТП и могут выводиться на экран и на печать.
Примеры протоколов измерений приведены на Рис. 5. На круговой и линейной диаграммах приведены результаты контроля параметров установки лопаток ЛР, содержащей 70 лопаток. На диаграммах отображаются отклонения от номинального угла 26°30'. Видно, что лопатки, находящиеся на пазах N 10 и 27 имеют отклонения превышающие допуск по углу 0°15'. Это также дублируется на диаграммах красным цветом отклонений.
Внешний вид автоматизированной лазерной системы " ОПТЭЛ-ГТД" представлен на Рис.6.
Системы " ОПТЭЛ " характеризуются:
- уникальной возможностью проводить бесконтактные быстрые автоматические компьютерные измерения трёхмерных объектов;
- автоматизацией трудоемких измерений, исключением субъективности и обеспечением 100% контроля ответственных изделий ГТД с регистрацией результатов в базе данных;
- практически неограниченным количеством типоразмеров контролируемых изделий
- количеством контролируемых точек и сечений - от одной до тысяч
- время измерения 1-го сечения до 2 … 5 сек,
- всего пера лопатки от 15 сек ( до 100…200 лопаток / час и более)
- высокой разрешающей способностью - менее 0.001 мм
- высокой точностью - погрешность менее - 0,01 мм
- высокой гибкостью: измерения сотен типоразмеров изделий проводятся в соответствии с электронным чертежом (мат-моделью) изделия с временем перехода на другой типоразмер менее 1 мин
- совместимость с Системами Автоматизированного Проектирования и Производства (САПР и CAD/CAM - "Unigraphics", "Cimatron", "AutoCAD", др. и с компьютерными АСУ ТП.).
Применение систем "ОПТЭЛ" позволяет значительно повысить точность по сравнению с шаблонными приборами (до 5…15 раз), ускорить процесс контроля ( в 10…20 раз ) и исключить субъективность при проведении контроля. На несколько месяцев сокращается время освоения нового изделия, а также значительно сокращаются трудоемкость и затраты ( до 10…20 раз ).
Следует особо отметить насущную необходимость применения систем "ОПТЭЛ" в литейном производстве при производстве охлаждаемых турбинных лопаток, керамических стержней, технологической оснастки (восковых моделей и др.). Кроме того, очень сложная геометрия каналов вихревых матриц стержней, наличие сложных малогабаритных углублений, вырезов, лабиринтов исключает использование контактных щупов КИМ, которые имеют большой диаметр ( до 2… 5 мм). Требуется контролировать геометрию каждого керамического стержня, так как в ходе высокотемпературного отжига они существенно деформируются (коробятся), что может привести к уменьшению толщины стенок охлаждаемых турбинных лопаток, вследствие чего возможны локальные перегревы пера, потеря прочности и др.
Системы "ОПТЭЛ" позволяют не только оперативно проводить компьютерный контроль геометрии 100% керамических стержней, но и анализ и соотнесение геометрии изделий по всей технологической цепочке: пресс-форм, керамических стержней, восковых моделей, литья турбинных лопаток, механически обработанных и защищенных покрытиями турбинных лопаток, включая геометрию внутренних полостей, каналов и др., и проводить коррекцию техпроцессов.
Применение нескольких систем исключает необходимость изготовления и применения сотен типоразмеров дорогостоящей устаревшей измерительной оснастки, используемой до настоящего времени (эталонных лопаток, шаблонов, контр - шаблонов и др.), а также высвобождает до сотни контролеров, что дает значительную экономию при незначительных эксплуатационных затратах.
Компьютерные лазерные оптоэлектронные системы "ОПТЭЛ" имеют основные параметры мирового уровня и большие функциональные возможности. Прямые аналоги неизвестны.
Из сравнительного анализа характеристик контактных визуальных средств измерений (приборы типа ПОМКЛ, а также шаблонные) следует, что новые системы практически по всем параметрам, включая технико-экономические, превосходят известные:
- по точности в 5…10 раз;
- по производительности в 10 раз;
- по соотношению производительность / цена в 100…500 раз.
По сравнению с координатно-измерительными машинами, при сопоставимой погрешности, превосходство систем "ОПТЭЛ" по производительности - до десятков раз, а по соотношению производительность/цена - в тысячи раз. Поэтому по соотношению производительность / стоимость, системы "ОПТЭЛ" в десятки - сотни раз превосходят устаревшие контактные средства [ 14]. Следует особо отметить высокую устойчивость систем к вибрациям, что обеспечивает их применение в цеховых условиях, без подвода воды, воздуха и т.д.
На настоящий момент альтернативы системам "ОПТЭЛ" не имеется.
В настоящее время актуальны точные измерения геометрии резьбовых соединений. Обычно требуется контролировать следующие параметры резьбы, приведенные на рис.7:
P- шаг резьбы,
r - радиус закругления вершины профиля,
h1- высота профиля,
r1- радиус закругления впадины профиля,
a - угол профиля,
f - угол уклона и др.
Большинство существующих способов контроля качества резьбы основано на ручных контактных методах контроля с помощью калибров, слепков, шаблонов и не отвечает современным требованиям. С помощью калибров нельзя произвести объективный контроль годности резьбы, так как не анализируются конусность, местный износ и даже шаг резьбы. При определенной комбинации параметров совершенно негодная резьба может быть признана годной. Фактически с помощью калибров контролируется только 1 виток с наибольшим относительным диаметром резьбы трубы (или с наименьшим относительным диаметром резьбы муфты). Такой способ контроля не дает ответа на вопрос о причинах негодности резьбы, не позволяет детально узнать о таких важнейших параметрах резьбы как высота и шаг витков, радиусы закругления вершин и впадин зубцов резьбы, углы наклона сторон витков и др.
Кроме этого при контроле резьбы калибрами в значительной степени влияют субъективные особенности контролера и условия его работы. Немаловажно то, что вообще невозможен контроль калибрами таких наиважнейших параметров как высота резьбы, формы и значений радиусов впадин (вершин), которые собственно и обеспечивают прочность резьбовых соединений и герметичность соединений.
Поэтому для контроля этих важных параметров выборочно делают слепки с резьбы, которые обмеряют визуальным способом на микроскопе. В целом на ручной субъективный контроль с помощью слепков длителен и на него требуется до 2-х суток. Причем такой контроль имеет большую погрешность вследствие большой усадки слепков. Общие недостатки контактных методов очевидны: низкая производительность и точность, механический износ калибров, субъективность контроля и наличие человеческого фактора, в основном качественный, а не количественный анализ, отсутствие информационной поддержки и автоматизации.
Разработаны автоматизированные лазерные системы "ОПТЭЛ-Р" контроля геометрических параметров наружной и внутренней резьбы, в том числе и конической.
Системы проводят быстрые компьютерные измерения резьбы различных типоразмеров. При контроле резьбы изделий автоматически измеряются параметры резьбы, сохраняются в базе данных и отображаются в виде графических номограмм и текстовых протоколов [13].
Принцип действия систем "ОПТЭЛ-Р" основан на сканировании профиля резьбы лазерным лучом на основе триангуляционного и теневого методов измерений. Сканирование осуществляется посредством перемещения и поворота лазерных головок оптико-механического блока системы относительно измеряемого изделия.
Автоматически измеряется на каждом заданном угле условного сечения фактическая профилограмма сечения резьбы и по которой рассчитываются следующие параметры резьбы:
1) Шаг повитковый и средний: 
,
где PSR - средний шаг,
Pi - шаг на i-м витке,
N 10P - количество витков, укладывающихся на длину равной 10-ти шагам профиля резьбы;
2) Высота повитковая и средняя: 
,
где HSR - средний шаг,
hi - шаг на i-м витке,
N10P - количество витков, укладывающихся на длину равной 10-ти шагам профиля резьбы;
3) Диаметры повитковые ( по вершине, впадине и средний );
4) Радиусы закругления вершин и впадин;
5) Углы наклона боковых сторон витков;
В расчетах углов используется метод аппроксимации прямых (линейная регрессия):
где n - количество точек, по которым выполняется аппроксимация, x, y - абсцисса и ордината точек соответственно.
6) Расстояние до основной плоскости и до сбега;
7) Конусность и угол уклона;
8) Углы, высота наружной и внутренней фасок резьбы трубы;
9) Углы и высота внутренней фаски резьбы муфты, длина и диаметр "юбки";
10) Несоосность осей изделия и резьбы;
11) Натяг по "виртуальным" гладкому и резьбовому калибрам;
12) и др.
По этим параметрам задаются и выводятся значения: фактические и отклонения, а также величины номинала, допуска "плюс" и допуска "минус".
Всего выводятся в протоколы измерений параметры резьбы для: резьбы труб - около 80 параметров, резьбы муфт - около 160 параметров. Время сканирования и расчета параметров резьбы не превышает 30…60 секунд.
Примеры графического протокола измерений резьбы: а - наружной (трубы), б - внутренней (гайки) приведена на рис.8.
Следует отметить, измеряется не только профиль и параметры наружной резьбы, например, труб, но и профилограмма внутренней поверхности и соответственно толщина стенки трубы под резьбой (см. рис.8, профилограмма а).
Системы работают как автономно, так и в составе АСУ ТП, с выдачей полученных результатов измерений и служебных сигналов в цифровой форме.
Внешний вид одного из вариантов автоматизированной лазерной системы "ОПТЭЛ-Р" для контроля геометрии резьбы представлен на Рис.9
Высокие точность и производительность бесконтактных измерений систем "ОПТЭЛ" позволяют автоматизировать трудоемкий процесс измерений ответственных изделий авиамоторостроения и др. отраслей, обеспечить 100% объективный контроль сотен и тысяч типоразмеров изделий с регистрацией результатов в памяти компьютера. Объективность и оперативность контроля позволяет повысить выход годных и качество изделий.
Системы контроля нового поколения являются наукоемкими, имеют широкие функциональные возможности и длительный срок использования [1, 3- 4, 7 - 16 ].
Системы "ОПТЭЛ" позволяют также автоматизировать проведение научных исследований и экспериментов, связанных с формообразованием, включая точную обработку материалов и изделий.
Автоматизация и проведение измерений в реальном масштабе времени снижает стоимость экспериментальных исследований и отработки технологии. Немаловажным является исключение субъективных факторов при проведении и обработке результатов измерений и исследований.
Создано оригинальное программное обеспечение систем "ОПТЭЛ" позволяющее в реальном масштабе времени проводить программную обработку, отображение и регистрацию результатов измерений на базе IBM PC - совместимых компьютеров, в том числе в промышленном исполнении. Программное обеспечение "OPTEL" систем "ОПТЭЛ" зарегистрировано в Российском агентстве по патентам и товарным знакам.
Технические решения, предложенные при разработке систем "ОПТЭЛ" защищены рядом патентов.
Системы "ОПТЭЛ" для трехмерных измерений внесены в государственный реестр РОССТАНДАРТА средств измерений.
Системы "ОПТЭЛ" удобны и эффективны не только при освоении новых изделий, но и при их серийном производстве. Новые лазерные системы "ОПТЭЛ" много лет успешно используются на ряде ведущих авиамоторных предприятий: ОАО "КМПО", ОАО"УМПО", ОАО "Рыбинские моторы", ГУП "Завод им. Климова", ОАО"СНТК им Н.Д. Кузнецова", ММПП "Салют" и др.
Например, партия систем "ОПТЭЛ" эксплуатируется на АО "КМПО" с 1994 года в ходе ТП изготовления высокоточных лопаток четырех ГТД нового поколения и др. изделий. Системы обеспечивают контроль 100% заготовок с различными припусками, лопаток, электродов, поршней и др. Они позволили снизить трудоемкость, гарантируют качество и ускорили освоение новых высокоточных изделий, изготавливаемых по новым технологиям [ 4, 5, 9 ], включая контроль профиля и малых радиусов ( от 0,03 мм ) кромок деталей.
Впервые создана и внедрена в производство партия уникальных отечественных лазерных компьютерных систем автоматического измерения в цеховых условиях геометрии газо-воздушного тракта ГТД, отвечающая всем современным требованиям авиамоторного производства и машиностроения.
Кроме вышеуказанных разработаны и внедрены следующие оптоэлектронные компьютерные системы:
- для контроля геометрии и температуры протяженных изделий в металлургии и др. отраслях: одновременно диаметра, размеров и температуры раскаленных заготовок при выращивании монокристаллов, диаметра раскаленных труб по 2-м сечениям, диаметра, длины и электрической прочности изоляции эмальпроводов и кабелей [1, 7]
- система "ОПТЭЛ-ЖД" для бесконтактных измерений параметров контактной сети (износ, зигзаг и высота подвеса и качество поверхности двойного контактного провода ) при движении со скоростью до 300 км в час для контроля электрифицированных железных дорог и трамвайных путей [14]
- системы "МАРС-1" и "МАРС-2" для бесконтактных измерений параметров движения высокоскоростных объектов и процессов: перемещений, скоростей, ускорений и деформаций - при испытаниях на прочность и вибро - испытаниях, в частности, в соответствии с Международной марсианской программой [15]
- система контроля геометрических параметров тороидальных гофровых профилей "ОПТЭЛ-М", используемая при производстве приборов контроля давления (манометров) и расхода (расходомеров) [12]
- системы автоматизированных измерений биологических объектов сложной формы: черепов, головы, зубов, а также пуль и гильз, предназначенные для применения в медицине, криминалистике и антропологии [ 9,16].
Высокая эффективность новых лазерных систем "ОПТЭЛ" подтверждается многолетним опытом успешного их использования на ряде ведущих авиамоторных и др. предприятий РФ.
1. Галиулин Р.М., " Оптоэлектронные контрольно-измерительные системы технического зрения на основе коммутируемых фотодиодных структур."// Разработка систем технического зрения и их применение в промышленности (СТЗ-92): Тез. докл. научно-технической конференции СНГ, под ред. Макарова И.М., Охоцимского Д.Е, Галиулина Р.М., - Уфа. Изд. УАИ, 1992, ч.1.
2. Системы технического зрения: Справочник /Сырямкин В.И., Титов В.С, Галиулин Р.М. и др.- " Радио и связь ", Томск, 1993, с.367, с илл.
3. Galiulin R.M. and others, "Computer-aided laser-optoelectronic "OPTEL" 3-D measurement systems of complex-shaped object geometry". Editors: V.Panchenko, V.Golubev, Proc.SPIE 2713, Bellingham, USA, Vol.2713, 1996, pp. 363-369
4. Галиулин Р.М.и др. "Компьютерные лазерно-оптоэлектронные системы измерений геометрии изделий сложной формы "ОПТЭЛ", журнал " Авиационная техника. Известия вузов", N1, 1997 г., c. 100-106.
5.Хабибуллин М.Г., Фирсов А.Г., Проблемы технологии изготовления малоразмерных сложнопрофильных лопаток компрессора ГТД нового поколения, журнал "Авиационная техника", N4, 1998 г.
6. Вермель В.Д., Забалуев В.Ф., Николаев П.М., Геометрическое обеспечение оценки точности изготовления изделий сложной формы по материалам измерений на программируемых КИМ, Труды ЦАГИ, Выпуск 2555, Москва, 1994.
7.Галиулин Р.М. и др. "Оптоэлектронные микропроцессорные системы для измерений геометрии протяженных изделий", журнал "Кабельная техника", N 6, 1995 г., с.36- 41
8.Galiulin R.M. and others, "Optoelectronic computer-aided systems for three-dimensional inspection of complex objects," in Machine Vision and Three-Dimensional Imaging Systems for Inspection and Metrology, Kevin G. Harding, John W.V. Miller, Bruce G. Batchelor, Editors, Proceedings of SPIE, Bellingham, USA, Vol.4189, 2001, pp. 268-275
9.Galiulin R.M., "Optoelectronic computer-aided measuring "OPTEL" systems", in 7-th International Symposium on Laser Metrology applied to Science, Industry and Everyday Life, Yuri V. Chugui, Sergey N. Bagaev, Albert Weckenmann, P.Herbert Osanna, Eds, Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 486-496, Bellingham, USA, 2002
10.Galiulin R.M. and others, "Optoelectronic computer-aided systems for inspection of GTE complex objects", Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 178-184
11. Galiulin R.M. and others, "Optoelectronic computer-aided inspection of blade mounting parameters", Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 649-653
12. Galiulin R.M. and others, "Automated laser system for measurement of geometric parameters of toroidal corrugations", Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 802-808
13. Galiulin R.M. and others, "Optoelectronic computer-aided inspection of thread geometry", Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 633-636
14. Galiulin R.M. and others, "Mobile "OPTEL-CW" system for optoelectronic measurements of contact wire (CW) parameters in railways", Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 935-940
15.Galiulin R.M. and others, "Optoelectronic "MARS" systems for monitoring of aerospace object movement parameters", Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 1104-1109
16.Galiulin R.M., Ilyasov M.G., Mugattarov M.G. "Automated laser optoelectronic system of face-on-skull reconstruction", Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 1027-1030
17.Chugui Yu.V., Meleshko Yu.A., "Peculiarities of interference method for measuring the diameters of circular reflecting cylinders, Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 525-533
18.Галиулин Р.М., «Оптоэлектронные системы для размерного контроля изделий сложной формы», журнал "Автометрия", Изд-во СО РАН, N 5, том 40, 2004, c. 26-37
.
Russian