Уникальность
Реферат на тему: Трехмерные координатно-измерителные системы и инструменты
Аа
31753 символов
Геодезия

Трехмерные координатно-измерителные системы и инструменты

Введение

Отличительная черта современного уровня оснащения предприятий промышленным оборудованием — его комплексность и высокая автоматизация. Нормальное и бесперебойное функционирование оборудования во многом обеспечивается высокой точностью изготовления отдельных элементов оборудования, его монтажа и соблюдением требуемого взаимного пространственного положения этих элементов. Потребность в решении задач инструментального контроля в машиностроении привела уже в конце прошлого столетия к созданию специальных методов измерений. Геодезические методы всегда служили в качестве составной части комплекса измерений в промышленности.
Увеличение габаритов оборудования, постоянное ужесточение допусков, качественное и количественное изменения конструкторского решения монтажа и эксплуатации агрегатов, поточных автоматических линий, технологических конвейеров и т.п. резко расширили диапазон геодезических работ в промышленности [2].
В крупногабаритном машиностроении можно выделить одновременное применение двух видов измерений: геодезический и машиностроительный. Первый обеспечивал контроль монтажа, сборки как бы каркаса объекта с миллиметровой точностью, второй – заполнение этого каркаса относительно небольшими деталями, но уже с точностью долей миллиметра. Еще в недалеком прошлом геодезические методы использовали высокоточные теодолиты, нивелиры и стальные или инварные рулетки, проволоки, длинномеры. Машиностроительные, преимущественно механические способы: плоскопараллельные концевые меры длины, штриховые меры длины, штангенциркули, штангенглубиномеры, разных видов микрометры. Оптико-механические и оптические: рычажно-оптические приборы (вертикальный и горизонтальный оптиметры), измерительные машины, оптические длинномеры, измерительные микроскопы; интерференционные: бесконтактные и контактные интерферометры.
В 80-х и в 90-е годы революционный взрыв научно-технического прогресса, в частности микропроцессорной и лазерной техники привели к появлению новых измерительных приборов, как в геодезии, так и особенно в машиностроении. В геодезии это электронные теодолиты, тахеометры и наземные лазерные сканеры. В машиностроении координатно-измерительные системы и лазерные трекеры. Если координатно-измерительные системы, можно считать, основываются на развитии машиностроительных методов, то методология лазерных трекеров сильно перекликается с лазерными сканерами.
Если в прошлом геодезические и машиностроительные методы, как по методологии, так и по приборам были принципиально разные и их объединял только функционал – измерения, то в настоящее время методология измерений сами проборы по многим параметрам сходятся. Возникает вопрос – трекер это геодезический прибор, или все же из области машиностроительной измерительной системы. Попытаемся глубже разобраться в этом вопросе.


Механические (контактные) измерительные машины
Классическими координатно-измерительными системами являются механические контактные измерительные машины (КИМ) — манипуляторы типа точная «рука» (рис. 1) [1]. Среди КИМ типа «рука» следует отметить координатно-измерительные машины Platinum ARM компании «FARO Technologies» (США), которые позволяют определять координаты точек контролируемой поверхности объектов (изделий) с погрешностью несколько микрометров.
Важным отличием этой серии КИС является тот факт, что сочленения в шарнирах не имеют ограничения во вращении. Конструкция из углепластика и авиационного алюминия дала возможность снизить вес КИМ. За счет встроенной батареи «рука» способна работать автономно до 8 ч без дополнительного электропитания.

1.— выключатель КИ
2.— контактный наконечннк - щуп
3 — прецизионные датчики угловых перемещении в сочленении
4 — конструкция плеч из углепластика
5 — встроенный уравновешивающий механизм
6 — аккумуляторная батарея
7 — беспроводное соединение bluetooth
8 — быстро съемная установочная плита

Рисунок 1. Манипулятор типа «точная рука»:

FARO Platinum предназначается для контроля формообразующих поверхностей штампов, пресс-форм, крупногабаритных изделий и оснастки. Крепление FARO Platinum вблизи измеряемого объекта может производиться с помощью обычных струбцин либо специализированной оснастки (магнитные плиты, стойки, треноги, прецизионные рельсы). В конструкции FARO Platinum предусмотрен уравновешивающий механизм, для более удобного управления.
Однако применение измерительных машин серии КИМ ограничено: условиями, близкими к лабораторным (как правило, эти машины являются стационарными и требуют стабильности окружающих условий: отдельное помещение со своим внутренним микроклиматом, тяжелая гранитная плита, установленная на пневматической подушке, служащая основой измерений и т.д.);
габаритами замеряемого объекта (каковы должны быть габариты машины при измерении 10-20-метрового объекта?);
стоимостью (цена измерительных машин может превышать 1 млн долл.);
необходимостью прямого контакта (к примеру, если замеряется очень «мягкий» объект — пластилиновый макет автомобиля или макет корпуса самолета);
необходимостью перемещать объект к измерительной машине, а не наоборот.

Оптико-электронные координатно-измерительные системы
При требуемых точностях в несколько сотых долей миллиметра в последние десятилетия все большее применение находят измерительные оптико-электронные системы (Axуz), основанные на современных оптико-электронных и компьютерно-цифровых технологиях. Наибольшее распространение при этом получили теодолитные измерительные системы, интерферометрические, фотограмметрические и видеограмметрические.
Для обмера объектов среднего и большого размера предпочтительны мобильные координатные измерительные машины. До изобретения лазерных трекеров дистанционные измерения выполнялись большей частью с помощью теодолитов, измерительных станций (теодолитов, оборудованных электроникой для измерения расстояний), шарнирно-сочлененных КИМ и фотограмметрических систем. Благодаря своей высокой точности, скорости и простоте в использовании лазерные трекеры заменили многие из этих более ранних систем.

3 Лазерные трекеры
Принцип работы лазерного трекера прост: он измеряет два угла и расстояние. Трекер посылает лазерный луч к световозвращающему отражателю, который приводится в соприкосновение с интересующим нас объектом. Луч, отраженный от цели, возвращается по тому же пути и принимается трекером в той самой точке, откуда он был испущен. В качестве отражателей возвращающих луч используются зеркальные или призменные, заключенные в стальную сферу, которые называются сферическими отражателями или ретрорефлекторами. Часть отраженного рефлектором света поступает в измеритель расстояний, который вычисляет расстояние от трекера до рефлектора. Измеритель расстояний может быть двух типов, интерферометр или измеритель абсолютных расстояний (absolute distance meter, ADM).

3.1 Шаровые (сферические) отражатели.
Если изготовить шар из материала с показателем приломления n=2 и на половину поверхности такого шара нанести отражающий (зеркальный) слой, то подающий и отраженный лучи будут параллельны рис. 2, [1].
Представленный на рис. 2, шаровой рефлектор более подходит для измерения формы контролируемой поверхности, чем для определения положения характерных точек поверхности. Вместо вышеописанной конструкции шарового отражателя оказалось технологически выгодным в полый металлический шар того или иного диаметра вмонтировать триппель-призму или уголковое зеркало, вершина которого должна совпадать с центром шара. Именно такие сферические отражатели (рис. 3) используются при измерениях лазерными трекерами.


Рисунок 2.Рисунок 3.
Лазерный трекер содержит два угловых энкодера (измерителя угловых величин). Эти устройства измеряют угловую ориентацию двух механических осей трекера: оси азимута и оси высоты. Углов, полученных от энкодеров, и расстояния от измерителя расстояний достаточно для точного определения положения центра ретрорефлектора. Поскольку центр ретрорефлектора находится всегда на фиксированном расстоянии от измеряемой поверхности, координаты измеряемых точек или поверхностей легко вычисляются

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

Автор работы
5
Александр Тимофеев
Геодезия
270 заказов
Отзывы
04.04.2021
работа сделана предельно точно, главное в срок.
Больше рефератов по геодезии:

Подготовка цифровых нивелиров к работе

Аа
19317 символов
Геодезия
Уникальность

Маркшейдерские работы при планировке промплощадки

Аа
19535 символов
Геодезия
Уникальность

Фотограмметрия и дешифрирование

Аа
11027 символов
Геодезия
Уникальность
Все рефераты по геодезии

Закажи реферат

Наш проект является банком рефератов по всем школьным и студенческим предметам. Если вы не хотите тратить время на написание рефератов по ненужным предметам или ищете реферат в качестве базы для своей работы – он есть у нас.