Claims (48)
1. Система для измерения внешнего профиля детали или внутреннего профиля полой детали, причем указанная система содержит:1. A system for measuring the outer profile of a part or the inner profile of a hollow part, said system comprising:
- деталь, внутренний или внешний профиль которой следует измерить;- the part whose internal or external profile is to be measured;
- датчик, содержащий зонд, первый эталонный элемент, прикрепленный к зонду, основание и направляющую систему, соединяющую зонд с основанием и обеспечивающую возможность относительного движения между ними по меньшей мере в соответствии с одной степенью свободы, задающей направление измерения,- a sensor containing a probe, a first reference element attached to the probe, a base and a guide system connecting the probe to the base and allowing relative movement between them in at least one degree of freedom that specifies the direction of measurement,
- причем указанный датчик расположен так, что во время движения датчика относительно детали в направлении, отличном от направления измерения, указанный зонд способен повторять внутренний или внешний контур детали, причем первый эталонный элемент находится снаружи детали и совершает траекторию, воспроизводящую траекторию зонда вдоль внутреннего или внешнего контура детали, и- moreover, the specified sensor is located so that during the movement of the sensor relative to the part in a direction different from the direction of measurement, the specified probe is able to repeat the internal or external contour of the part, the first reference element being located outside the part and making a trajectory that reproduces the trajectory of the probe along the internal or external part outline, and
- устройство формирования изображений, выполненное с возможностью захвата изображений, отражающих по меньшей мере часть наружной стороны детали и первый эталонный элемент, причем путем сравнения изображений, полученных посредством указанного устройства формирования изображений, выявляется относительное движение между первым эталонным элементом и указанной частью наружной стороны детали в указанном направлении измерения, и на основании этого удается вывести относительное движение между зондом и основанием, которое соответствует смещению в направлении измерения вдоль измеренного профиля детали.- an imaging device configured to capture images reflecting at least a part of the outer side of the part and the first reference element, and by comparing the images obtained by the said imaging device, the relative movement between the first reference element and the specified part of the outer side of the part in the specified measuring direction, and from this it is possible to derive a relative motion between the probe and the base, which corresponds to a displacement in the measuring direction along the measured workpiece profile.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний контур или внешний контур детали образует поверхность вращения вокруг некоторой оси.2. The system according to claim 1, characterized in that the inner contour or outer contour of the part forms a surface of revolution around some axis.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что указанная направляющая система допускает только одну степень свободы между зондом и основанием.3. The system according to claim 2, characterized in that said guiding system allows only one degree of freedom between the probe and the base.
4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что указанная измерительная система дополнительно содержит второй эталонный элемент, прикрепленный к основанию и расположенный снаружи детали, причем указанный эталонный элемент расположен так, что устройство формирования изображений способно видеть одновременно указанный первый эталонный элемент, указанный второй эталонный элемент и указанную часть наружной стороны детали.4. The system according to claim 2, characterized in that said measuring system further comprises a second reference element attached to the base and located outside the part, wherein said reference element is located so that the imaging device is able to simultaneously see said first reference element, said second reference element and the specified part of the outer side of the part.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что зонд содержит головку щупа, способную повторять и выявлять внутренний или внешний контур детали посредством контакта.5. The system of claim. 1, characterized in that the probe contains a probe head capable of repeating and detecting the internal or external contour of the part through contact.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что зонд содержит головку обнаружения, выполненную с возможностью повторения и обнаружения внутреннего или внешнего контура детали без контакта.6. The system according to claim. 1, characterized in that the probe contains a detection head, made with the possibility of repeating and detecting the inner or outer contour of the part without contact.
7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство формирования изображений содержит видеокамеру и источник света, выполненный с возможностью освещения одновременно указанной части наружной стороны детали и первого эталонного элемента.7. The system according to claim 1, characterized in that the imaging device comprises a video camera and a light source configured to illuminate simultaneously the specified part of the outer side of the part and the first reference element.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что видеокамера имеет поле обзора, позволяющее ей видеть указанную часть наружной стороны детали и первый эталонный элемент.8. The system according to claim 7, characterized in that the video camera has a field of view allowing it to see the specified part of the outer side of the part and the first reference element.
9. Система по п. 2, отличающаяся тем, что направляющая система содержит средства возврата, обеспечивающие возможность возврата зонда в исходное положение относительно основания, когда зонд больше не взаимодействует с внутренним или внешним контуром детали.9. The system of claim. 2, characterized in that the guide system contains means of return, allowing the probe to return to its original position relative to the base, when the probe no longer interacts with the internal or external contour of the workpiece.
10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что направляющая система содержит между зондом и основанием скользящее соединение или поворотное соединение.10. The system according to claim. 1, characterized in that the guide system contains between the probe and the base of the sliding connection or swivel connection.
11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что:11. The system according to claim 1, characterized in that:
- деталь является полой, а внутренний контур детали образует поверхность вращения вокруг оси вращения,- the part is hollow, and the internal contour of the part forms a surface of rotation around the axis of rotation,
- зонд содержит головку щупа, способную выявлять, посредством контакта, внутренний контур детали и повторять внутренний контур детали со степенью свободы в направлении (Y) измерения, перпендикулярном к указанной оси вращения, причем указанное направление (Y) измерения отделяет головку щупа и первый эталонный элемент друг от друга,- the probe includes a stylus head capable of detecting, by means of contact, the internal contour of the workpiece and repeating the internal contour of the workpiece with a degree of freedom in the measurement direction (Y) perpendicular to the specified axis of rotation, and the specified measurement direction (Y) separates the stylus head and the first reference element from each other
- направляющая система содержит поворотное соединение между зондом и основанием вокруг оси (Р), перпендикулярной к указанной оси вращения и ортогональной к направлению (Y) измерения.- the guide system comprises a swivel joint between the probe and the base around an axis (P) perpendicular to said axis of rotation and orthogonal to the measurement direction (Y).
12. Система по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что указанная измерительная система дополнительно содержит второй эталонный элемент, прикрепленный к основанию и расположенный снаружи детали, причем устройство формирования изображений, способное получить изображение, дополнительно содержит второй эталонный элемент, при этом изменение относительного положения между первым эталонным элементом и вторым эталонным элементом обеспечивает возможность измерения профиля внутреннего контура детали.12. The system according to the previous paragraph, characterized in that said measuring system further comprises a second reference element attached to the base and located outside the part, and the imaging device capable of obtaining an image further comprises a second reference element, while changing the relative position between the first reference element and the second reference element provides the ability to measure the profile of the internal contour of the part.
13. Способ измерения внутреннего профиля полой детали, включающий в себя следующие этапы:13. A method for measuring the internal profile of a hollow part, which includes the following steps:
i) обеспечивают датчик, содержащий зонд, первый эталонный элемент, прикрепленный к зонду, основание и направляющую систему, соединяющую зонд с основанием и обеспечивающую возможность относительного движения между ними по меньшей мере в соответствии с одной степенью свободы, задающей направление измерения, и обеспечивают устройство формирования изображений,i) provide a sensor containing a probe, a first reference element attached to the probe, a base and a guide system connecting the probe to the base and allowing relative movement between them at least in accordance with one degree of freedom that specifies the direction of measurement, and provide a device for forming images,
ii) обеспечивают полую деталь, внутренний профиль которой следует определить,ii) provide a hollow piece whose internal profile is to be determined,
iii) размещают датчик так, чтобы зонд находился внутри детали и выявлял точку на внутреннем профиле детали, в то время как первый эталонный элемент находился снаружи детали и в поле обзора устройства формирования изображений,iii) positioning the sensor so that the probe is inside the part and detects a point on the internal profile of the part, while the first reference element is outside the part and within the imaging device's field of view,
iv) запускают систему формирования изображений и формируют изображение, отражающее по меньшей мере часть наружной стороны детали и указанный эталонный элемент,iv) starting the imaging system and forming an image reflecting at least a part of the outer side of the part and the specified reference element,
v) перемещают датчик относительно детали, движущейся в направлении, отличном от направления измерения, что позволяет зонду оставаться внутри детали и повторять внутренний контур детали, причем первый эталонный элемент остается снаружи детали и выполняет то же самое движение, что и зонд, vi) выполняют этапы iv) и v) для других точек на внутреннем контуре детали.v) move the probe relative to a workpiece moving in a direction different from the direction of measurement, which allows the probe to remain inside the workpiece and follow the internal contour of the workpiece, with the first reference element remaining outside the workpiece and performing the same movement as the probe, vi) perform the steps iv) and v) for other points on the inner contour of the part.
14. Способ измерения внешнего профиля детали, включающий в себя следующие этапы:14. A method for measuring the external profile of a part, which includes the following steps:
i) обеспечивают датчик, содержащий зонд, первый эталонный элемент, прикрепленный к зонду, основание и направляющую систему, соединяющую зонд с основанием и обеспечивающую возможность относительного движения между ними по меньшей мере в соответствии с одной степенью свободы, задающей направление измерения, и устройство формирования изображений,i) provide a sensor containing a probe, a first reference element attached to the probe, a base and a guide system connecting the probe to the base and allowing relative movement between them at least in accordance with one degree of freedom defining the direction of measurement, and an imaging device ,
ii) обеспечивают деталь, внешний профиль которой следует определить,ii) provide a part whose external profile is to be determined,
iii) размещают датчик так, чтобы зонд находился снаружи детали и выявлял точку на внешнем профиле детали, причем первый эталонный элемент также находился снаружи детали и в поле обзора устройства формирования изображений,iii) placing the sensor so that the probe is outside the part and detects a point on the outer profile of the part, with the first reference element also outside the part and within the field of view of the imager,
iv) запускают систему формирования изображений и формируют изображение, отражающее по меньшей мере часть наружной стороны детали и указанный эталонный элемент,iv) starting the imaging system and forming an image reflecting at least a part of the outer side of the part and the specified reference element,
v) перемещают датчик относительно детали, движущейся в направлении, отличном от направления измерения, что позволяет зонду повторять внешний контур детали в то время, как первый эталонный элемент остается снаружи детали и выполняет то же самое движение, что и зонд,v) moving the probe relative to a workpiece moving in a direction different from the direction of measurement, which allows the probe to follow the outer contour of the workpiece while the first reference element remains outside the workpiece and performs the same movement as the probe,
vi) выполняют этапы iv) и v) для других точек на внешнем контуре детали.vi) perform steps iv) and v) for other points on the outer contour of the part.
15. Способ измерения профиля детали, включающий в себя следующие этапы:15. A method for measuring the profile of a part, which includes the following steps:
i) обеспечивают датчик, содержащий зонд, первый эталонный элемент, прикрепленный к зонду, основание и направляющую систему, соединяющую зонд с основанием и обеспечивающую возможность относительного движения между ними по меньшей мере в соответствии с одной степенью свободы, задающей направление измерения, и устройство формирования изображений,i) provide a sensor containing a probe, a first reference element attached to the probe, a base and a guide system connecting the probe to the base and allowing relative movement between them at least in accordance with one degree of freedom defining the direction of measurement, and an imaging device ,
ii) обеспечивают деталь, профиль которой следует определить,ii) provide a part whose profile is to be determined,
iii) размещают датчик так, чтобы зонд выявлял точку на контуре детали в то время, как первый эталонный элемент находился снаружи детали и в поле обзора устройства формирования изображений,iii) positioning the sensor so that the probe detects a point on the contour of the part while the first reference element is outside the part and within the field of view of the imaging device,
iv) запускают систему формирования изображений и формирование изображения, отражающего по меньшей мере часть наружной стороны детали и указанный эталонный элемент,iv) starting the imaging system and generating an image that reflects at least part of the outer side of the part and the specified reference element,
v) перемещают датчик относительно детали, движущейся в направлении, отличном от направления измерения, что позволяет зонду повторять контур детали в то время, как первый эталонный элемент остается снаружи детали и выполняет то же самое движение, что и зонд, vi) выполняют этапы iv) и v) для других точек на контуре детали (50).v) move the sensor relative to the workpiece moving in a direction different from the direction of measurement, which allows the probe to follow the contour of the workpiece while the first reference element remains outside the workpiece and performs the same movement as the probe, vi) perform steps iv) and v) for other points on the part outline (50).
16. Способ измерения по любому из пп. 13-15, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют следующие этапы:16. The measurement method according to any one of paragraphs. 13-15, characterized in that the following steps are additionally carried out:
a) для каждого изображения, сформированного указанным устройством формирования изображений, вычисляют относительное положение между первым эталонным элементом) и частью наружной стороны детали, иa) for each image formed by said imaging device, calculate the relative position between the first reference element) and part of the outside of the part, and
b) воссоздают измеренный профиль детали на основании указанных последовательно вычисленных относительных положений первого эталонного элемента.b) recreating the measured part profile based on said sequentially calculated relative positions of the first reference element.
17. Способ измерения по любому из пп. 13-16, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют следующие этапы:17. The measurement method according to any one of paragraphs. 13-16, characterized in that the following steps are additionally carried out:
- изображения, полученные посредством устройства формирования изображений, сравнивают для выявления относительного движения между первым эталонным элементом и частью наружной стороны детали в указанном направлении измерения, и- the images obtained by the imaging device are compared to reveal the relative motion between the first reference element and part of the outer side of the part in the indicated direction of measurement, and
- на основании этого выводят относительное движение между зондом и основанием, соответствующее смещению в направлении измерения вдоль измеренного профиля детали.- on the basis of this, the relative movement between the probe and the base is derived, corresponding to the displacement in the direction of measurement along the measured profile of the workpiece.
18. Способ измерения по п. 14, отличающийся тем, что деталь является полой, а внутренний контур детали образует поверхность вращения вокруг оси вращения,18. The measurement method according to claim 14, characterized in that the part is hollow, and the inner contour of the part forms a surface of rotation around the axis of rotation,
- зонд содержит головку щупа, способную выявлять, посредством контакта, внутренний контур детали и повторять внутренний контур детали со степенью свободы в направлении (Y) измерения, перпендикулярном к указанной оси вращения, причем указанное направление (Y) измерения отделяет головку щупа и первый эталонный элемент друг от друга,- the probe includes a stylus head capable of detecting, by means of contact, the internal contour of the workpiece and repeating the internal contour of the workpiece with a degree of freedom in the measurement direction (Y) perpendicular to the specified axis of rotation, and the specified measurement direction (Y) separates the stylus head and the first reference element from each other
- направляющая система содержит поворотное соединение между зондом и основанием вокруг оси (Р), перпендикулярной к указанной оси вращения и ортогональной к направлению (Y) измерения.- the guide system comprises a swivel joint between the probe and the base around an axis (P) perpendicular to said axis of rotation and orthogonal to the measurement direction (Y).
19. Способ измерения по п. 18, отличающийся тем, что датчик дополнительно содержит второй эталонный элемент, прикрепленный к основанию и расположенный снаружи детали, причем устройство формирования изображений, способное получить изображение, дополнительно содержит второй эталонный элемент, при этом изменение относительного положения между первым эталонным элементом и вторым эталонным элементом обеспечивает возможность измерения профиля внутреннего контура детали.19. The measurement method according to claim 18, characterized in that the sensor further comprises a second reference element attached to the base and located outside the part, and the imaging device capable of obtaining an image further comprises a second reference element, while changing the relative position between the first reference element and the second reference element provides the ability to measure the profile of the internal contour of the part.