Способ измерения компонентов сложных перемещений объекта

Авторы патента:

Нестеров Дмитрий Владимирович (RU)

Нестеров Владимир Николаевич (RU)

Мухин Василий Михайлович (RU)

G01B11/00 - Приспособления к измерительным устройствам, отличающиеся оптическими средствами измерения (измерительные устройства как таковые G01B 9/00)

Владельцы патента RU 2610425:

Нестеров Владимир Николаевич (RU)
Мухин Василий Михайлович (RU)

Способ измерения компонентов сложных перемещений объекта заключается в использовании связанного с контролируемым объектом тестового объекта, формировании изображения последнего в приемнике изображения, где создается шкала в виде виртуальных меток, фиксируемых в начальный такт измерения на поверхности приемника изображения в определенных заранее точках изображения тестового объекта, по перемещениям изображения относительно которых судят о перемещениях контролируемого объекта. В качестве тестового объекта используют трехмерный тестовый объект в виде шара известного диаметра D, который совмещают с тестовым объектом, выполненным в виде отрезка прямой, таким образом, что отрезок пересекает центр шара. По четырем расстояниям от соответствующих виртуальных меток до выбранных точек изображения тестового объекта определяют информативные компоненты перемещений контролируемого объекта, характеризующие его линейные перемещения вдоль осей OX и OZ и поворот вокруг оси OY. Технический результат - повышение информативности и точности измерения за счет обеспечения селективности к компонентам перемещения, характеризующим поворот и приближение-удаление объекта относительно соответствующих координатных осей, расширение функциональных возможностей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения с помощью оптического приемника изображения линейных и угловых перемещений, в машиностроении, станкостроении, автомобилестроении и робототехнике.

Известен способ измерения компонентов сложных перемещений, реализованный в устройстве измерения углового положения и перемещения объекта, заключающййся в использовании связанного с контролируемым объектом распределенного в пространстве тестового объекта, выполненного в виде кодового лимба со штрихами, и формирования изображения штрихов в плоскости приемника изображения, по которым судят о перемещениях контролируемого объекта (пат. 2120105 РФ, МПК⁶ G01B 11/00, G01B 11/26, G01B 21/00, G01B 21/22. Преобразователь угловых перемещений / А.В. Балай, В.И Беляев, Е.Р. Маламед, Ю.Н. Петров. - Заявл. 11.06.96; Опубл. 10.10.98).

Недостатком известного способа является недостаточная точность из-за большого расстояния между штрихами, нанесенными на тестовый объект, ограниченные функциональные возможности из-за сложности и громоздкости тестового объекта, низкая информативность из-за отсутствия измерения линейного перемещения объекта.

Известен способ измерения компонентов сложных перемещений, реализованный в фотоэлектрическом измерительном устройстве, заключающийся в использовании тестового объекта в виде штриховой миры, сканатора, диафрагмы генератора опорных сигналов в виде двух разнесенных на известное базовое расстояние щелевых отверстий и снабжении анализатора изображения дополнительной ветвью измерения третьей линейной координаты и угловых перемещений (пат. 2057286 РФ, МПК⁶ G01B 11/00. Фотоэлектрический измеритель перемещений / В.Я. Колючкин, Г.М. Мосягин, В.Н. Рязанов. - Заявл. 14.07.93; Опубл. 27.03.96).

Недостатком известного способа является недостаточная точность из-за большого расстояния между штрихами, сложность и громоздкость реализации, приводящие к ограничениям в практических применениях.

Известен способ измерения перемещений, реализованный в измерителе угловых перемещений, заключающийся в использовании тест-объекта с периодической структурой и характерной маркой, оптической системы и анализатора координат изображения с другой периодической структурой, образованной расположением фотоприемных областей, оптически связанных так, что линейные координаты изображения тест-объекта в анализаторе зависят от углового положения хотя бы одного из компонентов оптической системы, связанного с контролируемым объектом (пат. 2116618 РФ, МПК⁶ G01B 11/26, G01C 1/00. Измеритель углов (варианты) / А.В. Голицын. - Заявл. 02.06.94; Опубл. 27.07.98).

Недостатком известного способа является недостаточная информативность и ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия измерения линейного перемещения контролируемого объекта, недостаточная точность из-за большого расстояния между элементами периодических структур, нанесенных на тестовый объект и фотоприемную область, сложности и громоздкости реализации.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ измерения компонентов сложных перемещений объекта, осуществляемый с помощью оптической системы и заключающийся в использовании связанного с контролируемым объектом распределенного в пространстве видимого тестового объекта, в качестве которого используют отрезок прямой известной длины L, формировании изображения последнего в приемнике изображения, где создается шкала в виде виртуальных меток, фиксируемых в начальный такт измерения на поверхности приемника изображения в определенных заранее точках изображения тестового объекта, по перемещениям изображения относительно которых судят о перемещениях контролируемого объекта (пат. 2315948 РФ, МПК G01B 11/00. Способ измерения компонентов сложных перемещений объекта / В.Н. Нестеров, А.В. Мещанов, В.М. Мухин. - Заявл. 26.04.2006; Опубл. 27.01.2008. Бюл. №3).

Недостатком известного способа является низкая информативность и точность измерения компонентов сложных перемещений контролируемого объекта из-за неселективности известного способа к компонентам перемещения, характеризующим поворот и приближение-удаление объекта, а также ограниченные функциональные возможности способа из-за невозможности его применения в технических приложениях, требующих определения большего количества информативных компонентов перемещений контролируемых объектов, например в специальных системах ближней локации, 3D-стендах определения компонентов развала-схождения элементов ходовой части автомобилей, в системах калибровки универсальных промышленных роботов и т.д.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и информативности измерения за счет обеспечения селективности способа измерения к компонентам перемещения, характеризующим поворот и приближение-удаление объекта относительно соответствующих координатных осей, в том числе обеспечения измерения дополнительной компоненты, характеризующей линейное перемещения объекта в направлении удаления-приближения (в направлении оси OZ) относительно видеокамеры, при одновременном измерении компоненты, характеризующей линейное перемещения объекта в направлении другой координатной оси (в направлении оси OX), ориентированной в плоскости, параллельной плоскости чувствительной поверхности видеокамеры, и компоненты перемещения объекта, характеризующей поворот его вокруг третьей оси декартовой системы координат (вокруг оси OY), а также расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения его применимости в большем числе технических приложений.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе измерения компонентов сложных перемещений объекта, осуществляемом с помощью оптической системы и заключающемся в использовании связанного с контролируемым объектом распределенного в пространстве видимого тестового объекта, в качестве которого используют отрезок прямой известной длины L, формировании изображения последнего в приемнике изображения, где создается шкала в виде виртуальных меток, фиксируемых в начальный такт измерения на поверхности приемника изображения в определенных заранее точках изображения тестового объекта, и по перемещениям изображения относительно которых судят о перемещениях контролируемого объекта, по п. 1 формулы используют дополнительный трехмерный тестовый объект в виде шара известного диаметра D, который жестко совмещают с тестовым объектом, выполненным в виде отрезка прямой известной длины L, таким образом, что отрезок пересекает центр шара, а геометрические параметры отрезка и шара выбирают из условия L>D, и по четырем расстояниям от соответствующих виртуальных меток до выбранных точек изображения многомерного тестового объекта, складывающихся из изображений известных элементов отрезка L и (или) изображений известных элементов, например, радиуса или диаметра D, тестового объекта, выполненного в виде шара, и (или) изображений информативных компонентов, характеризующих сложное перемещение контролируемого объекта, определяют информативные компоненты перемещений контролируемого объекта, характеризующие его линейные перемещения вдоль осей OX и OZ и поворот вокруг оси OY декартовой системы координат в последующие такты измерения.

В реализации по п. 2 формулы изобретения одну виртуальную метку фиксируют на поверхности приемника изображения в точке, совпадающей в начальный такт измерения с одной из крайних точек изображения элемента тестового объекта, выполненного в виде отрезка прямой известной длины L, вторую виртуальную метку фиксируют в начальный такт измерения на поверхности приемника изображения в точке пересечения изображения поверхности элемента тестового объекта, выполненного в виде шара известного диаметра D, и элемента тестового объекта, выполненного в виде отрезка прямой известной длины L, ближайшей к первой метке, в последующие такты измеряют значения расстояний от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D, от второй виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L, а значения компонентов, характеризующих линейные перемещения контролируемого объекта вдоль осей OX и OZ и поворот его вокруг оси OY декартовой системы координат, определяют по формулам:

;

где Y₁(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L; Y₂(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L; Y₃(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D; Y₄(τ) - величина расстояния от второй виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L; L - известная длина отрезка прямой тестового объекта; D - известный диаметр шара тестового объекта.

В реализации по п. 3 формулы изобретения одну виртуальную метку фиксируют на поверхности приемника изображения в точке, совпадающей в начальный такт измерения с одной из крайних точек изображения элемента тестового объекта, выполненного в виде отрезка прямой известной длины L, вторую виртуальную метку фиксируют на поверхности приемника изображения в точке, совпадающей в начальный такт измерения с центром поверхности элемента тестового объекта, выполненного в виде шара известного диаметра D, в последующие такты измеряют значения расстояний от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D, от второй виртуальной метки до изображения геометрического центра шара известного диаметра D, а значения компонентов, характеризующих линейные перемещения контролируемого объекта вдоль осей OX и OZ и поворот его вокруг оси OY декартовой системы координат, определяют по формулам:

;

где Y₁(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L; Y₂(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L; Y₃(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D; Y₄(τ) - величина расстояния от второй виртуальной метки до изображения геометрического центра шара известного диаметра D; L - известная длина отрезка прямой тестового объекта; D - известный диаметр шара тестового объекта.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана графическая модель тестового объекта в двух положениях и его проекция в одном из положений на плоскость приемника изображения, на фиг. 2 - вариант графической модели изображений информативных компонентов перемещения выбранных точек тестового объекта относительно меток М₁ и М₂ в соответствии с пп. 1 и 2 формулы изобретения, на фиг. 3 - вариант графической модели изображений компонентов перемещения выбранных точек тестового объекта относительно меток M₁ и М₂ в соответствии с пп. 1 и 3 формулы изобретения.

Основными элементами устройства, необходимыми для реализации способа, являются трехмерный тестовый объект, один элемент которого выполнен в виде шара известного диаметра D и жестко совмещен с другим элементом, выполненным в виде отрезка прямой известной длины L, как показано на фиг. 1, и оптический приемник изображения (унифицированная видеокамера или цифровой фотоаппарат, сопряженных с устройством обработки цифровых изображений, в качестве которого можно использовать персональный компьютер).

Способ измерения компонентов сложных перемещений объекта реализуется следующим образом. Тестовый объект (фиг. 1), один элемент которого выполнен в виде шара 1 известного диаметра D и жестко совмещен с другим элементом, выполненным в виде отрезка 2 прямой известной длины L, перемещается в пространстве, непосредственно являясь контролируемым объектом или вместе с контролируемым объектом, с которым имеет жесткую связь (на фиг. 1 не показано). При этом, как показано на фиг. 1, в первый такт измерения он занимает положение I, а в следующий такт измерения положение II, куда он переместился из положения I. Центр тестового объекта находится в точке О. На фиг. 1 показаны компоненты перемещения: X₁ - вектор поступательного перемещения тестового объекта в направлении оси X (на фиг. 1 - проекция на ось X перемещения центра тестового объекта из точки О в точку O'); X₂ - вектор поступательного перемещения тестового объекта в направлении оси Z (на фиг. 1 - проекция на ось Z перемещения центра тестового объекта из точки O' в точку Oʺ'); X₃ и - векторы, характеризующие поворот тестового объекта вокруг оси Y присоединенной к нему системы координат на угол α из положения в положение , которые получены путем декомпозиции сложного перемещения тестового объекта на элементарные информативные составляющие. В данном случае вследствие симметрии тестового объекта относительно точки O можно считать, что , а получение формулы вычисления угла α поворота тестового объекта вокруг оси Y присоединенной к объекту системы координат по известному параметру AB=L и одному из векторов носит тривиальный характер и здесь не приводится. Не приводится также алгоритм перехода от определяемой информативной компоненты X₂(τ) к вектору X₂, так как он не составляет предмет изобретения и может быть получен путем тривиальных тригонометрических и алгебраических преобразований. Оптический приемник изображения установлен таким образом, что на его чувствительную поверхность 3, компланарную плоскости OXY, проецируется изображение тестового объекта, в данном случае BC₂OC₁A. В следующий такт измерения проецируется изображение тестового объекта в новом положении, например в положении II (на фиг. 1 не показано). Для удобства по примеру зрения человека на фиг. 2 и фиг. 3 показаны дважды инвертированные изображения тестового объекта в первый и второй такты измерения. Коэффициент σ является коэффициентом передачи оптического канала, а величины σX₁, σX₂, σX₃ получены по изображениям перемещений выбранных точек изображения тестового объекта, которые характеризуют, соответственно, линейные перемещения контролируемого объекта вдоль осей OX и OZ и поворот его вокруг оси OY декартовой системы координат.

В соответствии с заявленным способом в начальный, первый, такт измерения на изображении тестового объекта в определенных его точках, например в точке A, являющейся крайней точкой изображения тестового объекта, и в точке C₁, являющейся точкой пересечения изображения поверхности элемента тестового объекта, выполненного в виде шара известного диаметра D, и элемента тестового объекта, выполненного в виде отрезка AB прямой известной длины L, как показано на фиг. 2, или в точках A и O, первая из которых является крайней точкой изображения тестового объекта, а вторая - центром изображения тестового объекта, как показано на фиг. 3, формируют виртуальные метки M₁ и М₂. Виртуальные метки M₁ и М₂ в соответствии с п. 1 формулы изобретения могут быть зафиксированы и в других определенных заранее точках изображения тестового объекта в начальный такт измерения.

Расстояния от выбранных виртуальных меток M₁ и М₂ до соответствующих точек изображения тестового объекта во второй такт измерения в общем виде представляются выражениями, составляющими систему уравнений:

где количество уравнений определяется числом неизвестных, в данном случае их четыре: X₁(τ), X₂(τ), X₃(τ) - информативные компоненты, характеризующие, соответственно, поступательное перемещение тестового объекта в направлении оси X, поступательное перемещение тестового объекта в направлении оси Z, поворот тестового объекта вокруг оси Y присоединенной к нему системы координат на угол α из положения в положение , и σ - неизвестный коэффициент передачи оптического канала;

τ - промежуток времени между тактами измерения;

ν_il∈[0,1] - весовые коэффициенты, отражающие отсутствие - 0 - или наличие - (0,1] - соответствующего параметра P_il многокомпонентного тестового объекта;

η_ij∈[0,1] - весовые коэффициенты, отражающие отсутствие - 0 - или наличие - (0,1] - соответствующей информативной компоненты X_j(τ);

коэффициенты γ_i, ξ_il, ζ_ij принимают значения в соответствии с соглашениями:

Количество уравнений в (1) определяется количеством подлежащих определению информативных компонентов плюс еще одно, что обусловлено наличием неизвестного коэффициента σ передачи оптического канала

Положения меток M₁, M₂ и контролируемых точек изображений тестового объекта (см. фиг. 2 и фиг. 3) выбираются таким образом, чтобы функциональный определитель для системы уравнений (1) не был равен нулю:

Тогда из системы уравнений (1) определяют искомые информативные компоненты X₁(τ), X₂(τ), X₃(τ).

В частности, в соответствие вариантом по п. 2 расстояния во второй такт измерения от меток M₁ и M₂, зафиксированных на плоскости приемника изображения в первый такт измерения в точках, соответственно, А и C₁, как показано на фиг. 2, до точек Aʺ', и Oʺ' определяются выражениями:

Тогда из системы уравнений (3) определяют информативные компоненты X₁(τ), X₂(τ), X₃(τ), характеризующие, соответственно, поступательное перемещение тестового объекта в направлении оси X, поступательное перемещение тестового объекта в направлении оси Z, поворот тестового объекта вокруг оси Y присоединенной к нему системы координат на угол α из положения в положение , в соответствие с выражениями:

; (4)

; (5)

. (6)

В соответствии с вариантом по п. 3 расстояния во второй такт измерения от меток M₁ и M₂, зафиксированных на плоскости приемника изображения в первый такт измерения в точках, соответственно, A и O, как показано на фиг. 3, до точек, соответственно, Aʺ', и Oʺ' определяются выражениями:

Из системы уравнений (7) определяют информативные компоненты X₁(τ), X₂(τ), X₃(τ), характеризующие, соответственно, поступательное перемещение тестового объекта в направлении оси X, поступательное перемещение тестового объекта в направлении оси Z, поворот тестового объекта вокруг оси Y присоединенной к нему системы координат на угол а из положения в положение , в соответствие с выражениями:

; (8)

; (9)

. (10)

Технический результат предложенного способа, обеспечивающий его преимущества по сравнению с известными аналогами и прототипом, заключается в существенном расширении функциональных возможностей за счет его применимости в большем числе технических приложений. Это обеспечивается большей информативностью и точностью измерения, которые обусловлены селективностью способа к компонентам перемещения, характеризующим поворот и приближение-удаление объекта относительно соответствующих координатных осей, в том числе обеспечения измерения дополнительной компоненты, характеризующей линейное перемещение объекта в направлении удаления-приближения относительно видеокамеры, при одновременном измерении компоненты, характеризующей линейное перемещение объекта в направлении другой координатной оси, ориентированной в плоскости, параллельной плоскости чувствительной поверхности видеокамеры, и компоненты перемещения объекта, характеризующей поворот его вокруг третьей оси декартовой системы координат. При этом не усложняется аппаратная реализация способа, которая, как и в прототипе, состоит из унифицированного цифрового фотоаппарата или цифровой видеокамеры, сопрягаемых с устройством обработки цифровых изображений, в качестве которого можно использовать персональный компьютер. Заявленное техническое решение также позволяет повысить точность измерения за счет применения в качестве приемника изображения современных фотоприемных матриц с высокой разрешающей способностью и отсутствия каких-либо механических элементов, требующих дополнительной юстировки.

1. Способ измерения компонентов сложных перемещений объекта, осуществляемый с помощью оптической системы и заключающийся в использовании связанного с контролируемым объектом распределенного в пространстве видимого тестового объекта, в качестве которого используют отрезок прямой известной длины L, формировании изображения последнего в приемнике изображения, где создается шкала в виде виртуальных меток, фиксируемых в начальный такт измерения на поверхности приемника изображения в определенных заранее точках изображения тестового объекта, и по перемещениям изображения относительно которых судят о перемещениях контролируемого объекта, отличающийся тем, что используют дополнительный трехмерный тестовый объект в виде шара известного диаметра D, который жестко совмещают с тестовым объектом, выполненным в виде отрезка прямой известной длины L, таким образом, что отрезок пересекает центр шара, а геометрические параметры отрезка и шара выбирают из условия L>D, и по четырем расстояниям от соответствующих виртуальных меток до выбранных точек изображения многомерного тестового объекта, складывающихся из изображений известных элементов отрезка L и (или) изображений известных элементов, например, радиуса или диаметра D, тестового объекта, выполненного в виде шара, и (или) изображений информативных компонентов, характеризующих сложное перемещение контролируемого объекта, определяют информативные компоненты перемещений контролируемого объекта, характеризующие его линейные перемещения вдоль осей OX и OZ и поворот вокруг оси OY декартовой системы координат в последующие такты измерения.

2. Способ измерения компонентов сложных перемещений по п. 1, отличающийся тем, что одну виртуальную метку фиксируют на поверхности приемника изображения в точке, совпадающей в начальный такт измерения с одной из крайних точек изображения элемента тестового объекта, выполненного в виде отрезка прямой известной длины L, вторую виртуальную метку фиксируют в начальный такт измерения на поверхности приемника изображения в точке пересечения изображения поверхности элемента тестового объекта, выполненного в виде шара известного диаметра D, и элемента тестового объекта, выполненного в виде отрезка прямой известной длины L, выбирая точку, ближайшую к первой метке, в последующие такты измеряют значения расстояний от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D, от второй виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L, а значения компонентов, характеризующих линейные перемещения контролируемого объекта вдоль осей OX и OZ и поворот его вокруг оси OY декартовой системы координат, определяют по формулам:

где Y₁(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L; Y₂(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L; Y₃(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D; Y₄(τ) - величина расстояния от второй виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L; τ - промежуток времени между тактами измерения; L - известная длина отрезка прямой тестового объекта; D - известный диаметр шара тестового объекта.

3. Способ измерения компонентов сложных перемещений по п. 1, отличающийся тем, что одну виртуальную метку фиксируют на поверхности приемника изображения в точке, совпадающей в начальный такт измерения с одной из крайних точек изображения элемента тестового объекта, выполненного в виде отрезка прямой известной длины L, вторую виртуальную метку фиксируют на поверхности приемника изображения в точке, совпадающей в начальный такт измерения с центром поверхности элемента тестового объекта, выполненного в виде шара известного диаметра D, в последующие такты измеряют значения расстояний от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L, от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D, от второй виртуальной метки до изображения геометрического центра шара известного диаметра D, а значения компонентов, характеризующих линейные перемещения контролируемого объекта вдоль осей OX и OZ и поворот его вокруг оси OY декартовой системы координат, определяют по формулам:

где Y₁(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения ближайшей к ней крайней точки отрезка прямой известной длины L; Y₂(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до точки пересечения изображения поверхности шара известного диаметра D и изображения отрезка прямой известной длины L; Y₃(τ) - величина расстояния от первой виртуальной метки до изображения центра поверхности шара известного диаметра D; Y₄(τ) - величина расстояния от второй виртуальной метки до изображения геометрического центра шара известного диаметра D; τ - промежуток времени между тактами измерения; L - известная длина отрезка прямой тестового объекта; D - известный диаметр шара тестового объекта.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в устройствах по определению возникновения перемещений конструкций сооружения относительно друг друга.

Способ сканирования трубы, предназначенной для обработки на станке для лазерной резки, с использованием датчика для измерения излучения, отраженного или испускаемого трубой // 2608868

Изобретение относится к способу сканирования трубы, предназначенной для обработки на станке для лазерной резки. Способ включает этапы, на которых: а) излучают посредством режущей головки (50) станка для лазерной резки сфокусированный лазерный луч таким образом, чтобы не происходила резка или вытравливание материала трубы (Т); b) передвигают режущую головку (50) вдоль заданного направления (х) сканирования; и с) во время перемещения режущей головки (50) вдоль направления (х) сканирования детектируют посредством соответствующих датчиков (56) излучения, отраженное или излучаемое трубой (Т), и устанавливают последовательно точка за точкой, на основе сигнала, предоставляемого датчиками (56), присутствие или отсутствие материала трубы (Т).

Измерительное устройство для определения положения омега профильного компонента, вычислительный блок и способ измерения // 2607138

Способ измерения для определения положения омега-профильного компонента (2), установленного на оболочковом компоненте (1) летательного аппарата, в котором фактическое положение омега профильного компонента (2) относительно оболочкового компонента (1) определяют оптически бесконтактным образом, чтобы потом сравнивать его с заданным положением.

Устройство для линейного перемещения объекта с нанометровой точностью в большом диапазоне возможных перемещений // 2606805

Изобретение относится к точной механике и измерительной технике и может быть использовано в оборудовании для прецизионного линейного перемещения объектов. Заявленное устройство для линейного перемещения объекта с нанометровой точностью в большом диапазоне возможных перемещений включает опорную (неподвижную) часть и подвижную часть с установленным на ней объектом, привод, перемещающий подвижную часть Кроме того, заявленное устройство содержит источник монохроматического излучения, формирующий точечный источник излучения, совмещенный с передним фокусом оптической системы, формирующей параллельный пучок света с оптической осью, параллельной направлению перемещения.

Устройство контроля накопителей // 2605070

Изобретение относится к устройствам автоматического учета, контроля и обработки данных, используемых в области торговли, и направлено на расширение функциональных возможностей такого устройства.

Способ и система калибровки камеры // 2601421

Изобретение относится к способу калибровки камеры. Техническим результатом является обеспечение эффективной калибровки камеры.

Способ измерения линейных перемещений объекта // 2596774

Способ измерения линейных перемещений объекта основан на том, что лучи двух лазерных дальномеров направляют параллельно на плоскую поверхность, находящуюся на объекте измерений.

Способ измерения радиуса кривизны трубопровода по данным геодезических измерений // 2592733

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения трубопровода в пространстве при эксплуатации и строительстве магистральных и технологических нефте-, нефтепродуктопроводов.

Способ и система для уменьшения ошибки позиционирования ptz камеры // 2584816

Изобретение относится к области видеонаблюдения, в частности к видеонаблюдению с использованием поворотных (PTZ) камер. Техническим результатом является уменьшение ошибки позиционирования камеры и увеличение повторяемости позиционирования.

Способ лазерного 3d сканирования оперативного определения степени деформированности панельного сооружения // 2575803

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ.

Устройство мониторинга состояния внутри турбинных узлов и деталей паровых турбин // 2624380

Изобретение относится к системе индикации и может быть использовано для диагностики состояния элементов внутри турбинных узлов и деталей проточных частей на закрытой турбине, как на валоповороте, так и на полном останове турбин. Устройство мониторинга состояния внутри турбинных узлов и деталей паровых турбин состоит из шлюзов для обеспечения доступа без вскрытия проточных частей паровой турбины в процессе эксплуатации, как на валоповороте, так и на полном останове турбин, видеозондов, входящих в эндоскопический узел с регистратором, блока создания светового потока различной направленности. Все действия по определению места положения эндоскопического узла относительно получения данных с видеозондов согласуются с калиброванным синхродатчиком, размещенным стационарно на валу паровой турбины, который по обратной связи через центр обработки контролирует местоположение видеозондов относительно лопаточного аппарата и элементов проточной части. Изобретение позволяет проводить визуальную диагностику в автоматическом режиме элементов внутри турбинных узлов и деталей проточных частей паровых турбин без вскрытия в процессе эксплуатации, как на валоповороте, так и на полном останове турбин. 6 ил.

Способ компенсации погрешности измерения пройденной дистанции одометрической системой вип с приведением диагностических данных к паспортным длинам трубных секций // 2628041

Изобретение относится к процессу обработки результатов внутритрубных диагностических обследований магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов, выполненных всеми методами неразрушающего контроля, а именно к способу построения отображения диагностических данных на развертке трубы. Заявленный способ компенсации погрешности измерения пройденной дистанции одометрической системой ВИП (внутритрубного инспекционного прибора) с приведением диагностических данных к паспортным длинам трубных секций, который основывается на наличии эталонной раскладки диагностируемого участка трубопровода в соответствии с паспортными длинами трубных секций и состоит из следующих аппаратных средств: внутритрубный инспекционный прибор; рабочая станция с программой - терминалом, предназначенной для выгрузки данных; файловый сервер для хранения данных; рабочая станция с программой интерпретации диагностических данных; и работает на основе следующего алгоритма:- «Вычисление статистики отклонения данных координатной информации от паспортных значений трубных секций», и для вычисления компенсационных величин проводят построение раскладки труб по корректируемым диагностическим данным, а эталонную раскладку используют в качестве совмещенной информации; далее выполняют последовательный перебор трубных секций с расчетом разницы в дистанциях поперечных стыков трубных секций, строят словарь объектов, ключом в котором является номер трубной секции, а значением кортеж со следующей информацией:- разница с абсолютной дистанцией в метрах;- коэффициент соответствия одометрической скорости;- диапазон дистанций трубной секции в импульсах одометра;- «Коррекция данных координатной информации», для чего проверяют словарь объектов на присутствие записей, если их нет, значит приведения координатной информации не требуется; далее в цикле по всем записям словаря в каждом из диапазонов одометрической информации с учетом коэффициента соответствия производят коррекцию, основанную на ранее обнаруженных дефектах и особенностях на данном участке с вновь поступившими диагностическими данными, после чего производят компенсацию погрешностей измерения пройденной дистанции одометрической системой внутритрубного инспекционного прибора и приведения длины трубных секций и соответственно всего диагностируемого участка трубопровода к паспортным данным трубных секций; при обновлении одометрической информации сведения об угловом положении не меняют, информация о скорости движения внутритрубного инспекционного прибора становится актуальной. Технический результат заключается в разработке способа компенсации погрешностей измерения пройденной дистанции одометрической системой внутритрубного инспекционного прибора (далее ВИП) и приведении длины трубных секций и соответственно протяженности всего диагностируемого участка трубопровода к паспортным длинам трубных секций, а также в упрощении совмещения информации о ранее обнаруженных дефектах и особенностях на данном участке с вновь поступившими диагностическими данными.

Способ измерения деформаций // 2633649

Изобретение относится к контрольно-измерительным методам исследования механических напряжений и деформаций в деталях машин и элементах конструкций и может быть использовано для определения пластических деформаций изделий в машиностроении, авиастроении и других отраслях промышленности. Заявленный способ измерения деформаций включает нанесение на испытуемый образец двух цветных меток на расстоянии начальной расчетной длины образца исходя из его размеров, получение при помощи цветной видеокамеры цифрового изображения испытуемого образца и меток в стандартной палитре красного R, зеленого G и синего В цветов (sRGB), на основе статистического распределения интенсивности цветовых составляющих пикселей всего изображения устанавливают значения критериев для обнаружения подходящих пикселей, принадлежащих цвету меток, нахождение для выделения цветных меток максимального скопления пикселей одного цвета и выделение ближайших друг к другу границ, между которыми вычисляется числовое значение пикселей (расстояние) по координатам нахождения их в цифровом изображении как разность меньшего и большего значения, таким образом рассчитывают расстояния между метками, нанесенными на испытуемый образец, а также производят обработку каждого кадра, полученного с цифровой видеокамеры, деформацию рассчитывают после получения второго и последующих кадров изображения как разность расстояний между метками первого кадра и расстояния между метками каждого последующего кадра, значения рассчитанной деформации в пикселях сопоставляют с единицей измерения деформации, которые записывают в массив для последующего анализа. Технический результат заключается в создании автоматизированного способа измерения деформаций в процессе испытаний пластических деформаций изделий, изготовленных из листовых, цилиндрических и объемных заготовок. 3 ил.

Персональная и автоматическая корректировка рентгеновской системы на основе оптического обнаружения и интерпретации трехмерной сцены // 2640566

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к диагностическим магнитно-резонансным системам. Система для регулирования содержит устройство регулирования рентгеновской визуализации, которая содержит порт ввода для приема данных трехмерного изображения, полученных с помощью датчика при трехмерном наблюдении объекта, причем принятые таким образом данные трехмерного изображения содержат информацию о пространственной глубине, при этом данные трехмерного изображения описывают геометрическую форму объекта в трех измерениях, анализатор данных трехмерного изображения, выполненный с возможностью вычислять по принятым данным трехмерного изображения данные анатомических ориентиров объекта, причем вычисленные данные управления устройством визуализации включают в себя демаркационные данные, определяющие границу окна коллимирования устройства визуализации для области объекта, представляющей интерес, устанавливать из принятых данных трехмерного изображения данные положения анатомических ориентиров объекта, блок управления, причем функционирование устройства рентгеновской визуализации включает в себя операцию коллимирования для рентгеновского пучка, исходящего из рентгеновского источника. Система регулирования выполняется посредством работы устройства регулирования с использованием машиночитаемого носителя. Использование группы изобретений обеспечивает расширение арсенала средств для персональной и автоматической корректировки рентгеновской системы. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство компьютерной системы для телевизионного кругового обзора внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра // 2640755

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению для технологического контроля внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра. Контроль осуществляется компьютерной системой при помощи монохромной (черно-белой) телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, которая принудительно подсвечивается для получения оптимальной чувствительности изображения. Технический результат - повышение чувствительности изображения. 5 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Устройство компьютерной системы для телевизионного кругового обзора внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра // 2640756

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению для технологического контроля внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра. Контроль осуществляется компьютерной системой при помощи монохромной или цветной телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, с принудительной подсветкой. Технический результат - обеспечение оптимальной чувствительности изображения с одновременным повышением скорости выполнения процесса контроля и его упрощением. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способы и системы для контроля заготовки // 2643619

Изобретение относится к неразрушающему контролю заготовок. Способ контроля заготовки включает сохранение данных модели, связанных с заготовкой, в систему контроля и определение относительного положения измерителя удаленности по отношению к заготовке. Также способ включает калибровку точки обзора для системы контроля по отношению к модели на основании положения измерителя удаленности по отношению к заготовке и измерение данных о фактическом расстоянии удаленности одного элемента отображения измерителя удаленности по отношению к заготовке. На основании данных о фактическом расстоянии удаленности определяют, удовлетворяет ли заготовка предварительно установленным критериям контроля. Повышается точность и надежность контроля. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Волоконно-оптический тензометрический датчик // 2643686

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения напряжений и перемещений, связанных с деформацией объектов. Волоконно-оптический тензометрический датчик состоит из оптического волокна, покрытого металлом, двух волоконных брэгговских решеток (ВБР), защитной трубки и корпуса датчика. При этом оптическое волокно в зоне каждой из двух ВБР легировано германием, а вне зоны ВБР легировано фтором для повышения радиационной стойкости, волокна соединены в единое волокно посредством сварного соединения. При этом расположение ВБР позволяет изолировать одну из ВБР от влияния деформации для обеспечения термокомпенсации, оптическое волокно жестко закреплено в защитной трубке, защитная трубка жестко закреплена на корпусе датчика, корпус датчика имеет глухие отверстия для возможности крепежа к объекту испытаний. Технический результат заключается в обеспечении возможности уменьшения массогабаритных размеров датчика и повышения точности измерений. 2 ил.

Волоконно-оптический датчик объемного напряженного состояния // 2643692

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к волоконно-оптическим средствам измерения неоднородного сложного объемного динамического напряженного состояния, и может быть использовано для диагностики напряженного состояния и дефектоскопии композитов, в медико-биологических исследованиях, гидроакустике, аэродинамике, системах охраны при дистанционном мониторинге давления. Волоконно-оптический датчик объемного напряженного состояния содержит протяженный каркас, расположенные внутри каркаса сонаправленно его оси измерительные элементы. Каждый измерительный элемент включает волоконно-оптический световод, выполненный с возможностью подключения к измерительному устройству, два управляющих непрерывных электрода, пьезоэлемент, электролюминисцентный элемент. Пьезоэлементы всех измерительных элементов имеют различные направления пространственных поляризаций, из которых произвольные три направления некомпланарны. Количество измерительных элементов не менее шести. Изобретение позволяет определить все шесть независимых компонент тензора напряжений для объемного сложного напряженного состояния и локации неоднородностей напряженного состояния по длине датчика. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Оптический способ измерения поля толщины прозрачной наледи на лопастях ветрогенератора // 2644625

Изобретение относится к области оптических измерений. Оптический способ измерения поля толщины прозрачной наледи на лопастях ветрогенератора заключается в освещении прозрачной наледи и фиксации видеокамерой изображения искаженного светового кольца, образованного на поверхности под наледью в результате полного внутреннего отражения света на границе раздела наледь-воздух. При реализации способа поверхность лопастей покрывают множеством светоотражающих элементов, которые при освещении наледи образуют на поверхности лопастей множество световых колец. При этом положение каждого светоотражающего элемента на поверхности лопастей четко задано, а также используют модуль синхронизации с движущейся поверхностью, который передает информацию о текущем фазовом положении лопастей в модуль накопления и фазового осреднения результатов. Технический результат изобретения – измерение поля толщины прозрачной наледи на лопастях ветрогенератора с низкой погрешностью измерения. 1 ил.