Бесконтактные методы 3D-контроля геометрических параметров узлов и агрегатов жидкостных ракетных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Проектирование, производство и испытания двигателей летательных аппаратов

УДК 004.92; 658.562

БЕСКОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ 3Б-КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

А. А. Лобза, А. Ю. Васянина, Д. А. Ермоленко, В. С. Лобза

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассматривается применение 3D-методов бесконтактного контроля геометрии узлов и агрегатов ЖРД посредством современного оборудования.

Ключевые слова: бесконтактный контроль, 3D-сканер, узлы и агрегаты ЖРД, портативная координатно-измерительная машина (КИМ) с лазерным сканером, CAD-моделирование, приемная цифровая ВЕБ-камера, лазерный дальномер, 3D-оборудование.

NON-CONTACT 3D GEOMETRICAL PARAMETERS CONTROL OF THE PRODUCT

A. A. Lobza, A. U. Vasyanina, D. A. Ermolenko, V. S. Lobza

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

In the paper was reviewed using 3D-methods of non-contact geometrical parameters control of assemblies of liquid rocket engines.

Keywords: non-contact control, 3D-scanner, assemblies of liquid rocket engines, portable coordinate measuring machine with laser scanner, CAD-modeling, WEB-camera, laser rangefinder, 3D-equipment..

В настоящее время практически любое современное предприятие не сможет стать успешным без организации дополнительного контроля геометрии изготавливаемых изделий. Объемный контроль геометрии сложных деталей и узлов ЖРД достаточно проблематично обеспечить контактным методом, поэтому на их смену приходят новые технологии с применением высокоточных 3D-сканеров, работающих на специальном программном обеспечении, портативных ко-ординатно-измерительных машин (КИМ) с лазерным сканером.

3D-сканер представляет собой автоматизированную машину с подвижной измерительной головкой. Возможность оборудования позволяет произвести оцифровку поверхности и сопоставить данные сканирования с исходной CAD-моделью. По результатам такого сравнения создается отчет с картой отклонений геометрии детали от исходной CAD-модели [1].

Лазерное сканирование широко применяют для получения 3D-моделей отдельных деталей, узлов, поэтому портативные КИМ стали оснащать лазерными сканерами (ЛС). ЛС состоит из излучающего маломощного безопасного для глаз лазера обычно красного цвета (длиной волны 680 нм) и приемной цифровой ВЕБ-камеры. Луч лазера отражается в измеряемой детали и попадает в ВЕБ-камеру. Сканирующим устройством в данной установке является лазерный дальномер, приспособленный для замера изделия. Полученные данные обрабатываются штатным программным обеспечением по сложным алгоритмам и

преобразовываются в так называемое трехмерное облако точек, которое характеризует положение большего числа координат измеряемой детали относительно друг друга. В последующем программа фильтрует данные и накладывает оставшиеся точки на полигональную сетку или модель и получается трехмерное изображение измеряемого изделия [2].

Погрешность современных лазерных сканеров (например, лазерный сканер LC15Dx) составляет 1,9 мкм, что соответствует точности КИМ оснащенными тактильными датчиками (например: у КИМ ZEISS CONTURA погрешность измерений составляет 1,5 мкм).

Достоинствами бесконтактных методов является: возможность контроля геометрических параметров крупногабаритных изделий, деталей сложной формы, линейных и угловых размеров; возможность производить полный анализ отклонений формы от эталонной детали; получение CAD-модели; имеется возможность восстановления конструкторской документации в случае ее отсутствия или утраты [3].

Недостатками контроля геометрических параметров, осуществляемых посредствам 3D-оборудования, заключаются в возникновении наложения ограничений на объекты, которые необходимо оцифровать, в частности это касается изделий с зеркальной, прозрачной поверхностью [4]. Также для получения полной информации об изделии, необходимо произвести ряд повторяющихся операций за несколько циклов работы для достижения результатов.

Решетневскуе чтения. 201S

Таким образом, на данном этапе все больше становится актуально применять на предприятиях 3D-оборудование для контроля изготавливаемой продукции.

Бесконтактные методы 3D-контроля позволяют получать более точные значения геометрии деталей, а также значительно автоматизировать процесс проверки сложных по конфигурации изделий.

References

1. Electronic textbook StatSoft. Available at: http://www/invent3d.ru/3D-control (accessed: 10.09.18).

2. Electronic textbook StatSoft. Available at: http://dopusk.net/7page_id = 1369 (accessed: 11.09.18).

3. Electronic textbook StatSoft. Available at: http://can-touch.ru/vse-o-3d-skanerax/ (accessed: 09.09.18).

4. Electronic textbook StatSoft. Available at: http://ru.dtent.ru/catalog/izmeritel_nye_sistemy/izmeritel_ naya_mashina_dlya_3D_skanirovaniya/ (accessed: 10.09.18).

© Лобза А. А., Васянина А. Ю., Ермоленко Д. А., Лобза В. С., 2018