Новости

Разработан и проходит испытания на НПО «Салют» новый профилометр объектов сложной формы.

Дата публикации: 09/09/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Уникальная стереоскопическая система ООО «ТЕХЭКОНТ» переводит трехмерные поверхности объектов со сложной геометрической формой в двумерное изображение.
Качество выполнения лопаток, изделий со сложной геометрической поверхностью, определяет ресурс двигателей и компрессоров в авиационной и ракетно-космической, др.отраслях промышленности.
Только лазерные методы неразрушающего контроля способны быстро выявить отклонения изделия от заданной формы сразу по нескольким параметрам.
Авиационные двигатели используют в нефтегазовых комплексах, электроэнергетике, атомной промышленности в качестве компрессоров.
Особую роль в их работе играет качество выполнения лопаток - изделий сложной формы, несущих наибольшие нагрузки. Контроль лопаток - важная и неотъемлемая часть технологического процесса в изготовлении двигателей. Профиль пера лопатки имеет сложную геометрическую форму. В процессе производства контролю подлежат десятки геометрических параметров лопатки, определяемые требованиями технических условий, конструкторской и технологической документации, утвержденными образцами, эталонами и условиями поставки.
Средства измерения, используемые в настоящий момент на отечественных серийных авиастроительных предприятиях, связаны с субъективной человеческой составляющей. Высокие требования к качеству продукции определяют высокие требования к квалификации контролеров, их обучению и оплате труда.
Современному производству необходимы полностью автоматизированные средства измерений. Поэтому задача создания новых прецизионных бесконтактных автоматических систем контроля лопаток является весьма актуальной.
Специалисты фирмы "Техэконт" занимаются проектами лазерных средств неразрушающего контроля с 1990 г., разработали несколько приборов для контроля геометрии изделий сложной формы. Среди них прибор для контроля геометрии колесных пар и прибор для контроля геометрии лопаток авиационных двигателей.
Прибор контроля профиля лопаток (ПКПЛ) предназначен для контроля геометрии рабочих лопаток турбин и компрессоров авиадвигателей.
Он создан с учетом современных технологических требований производства лопаток авиадвигателей.
В основе работы прибора лежит метод светового сечения. Используя идею контроля колесных пар, лазерные осветители формируют узкие полосы с обеих сторон лопатки, которые, замыкаясь, очерчивают контур сечения для получения двумерного изображения профиля. Перемещая объект контроля с помощью привода, получаем профили различных сечений лопатки. Для формирования единого изображения, сформированного лазерными осветителями со стороны спинки и корыта лопатки, используют уникальную запатентованную стереоскопическую систему.
Лазерный контур фокусируется объективом на матрицу ПЗС-камеры.
Использование спектрального интерференционного фильтра повышает отношение сигнал/шум. Изображение, сформированное цифровой камерой, передается в компьютер через высокоскоростной последовательный интерфейс. При анализе контура геометрические параметры сечения, подлежащие контролю: высота, толщина, угол закрутки, толщина на определенном уровне от входной и выходной кромки - находятся путем умножения параметров, вычисленных по полученному контуру, на масштабный коэффициент. Вычисление масштабного коэффициента - отдельная техническая задача, решение которой получают по измерениям эталонного объекта известного размера.
Для выполнения точной юстировки и калибровки разработано специальное метрологическое обеспечение. Оно позволяет точно совместить лазерные плоскости обоих осветителей, облегчает операцию калибровки и позволяет установить ноль отсчетного устройства перемещения.
Для обработки изображения контура разработано специальное программное обеспечение.
Исследовано влияние эффективности различных процедур предварительной обработки зашумленных изображений контуров: фильтрация, бинаризация, интерполяция яркостного профиля полиномами, оптимизация оптической передаточной функции. Было исследовано влияние шероховатости поверхности лопаток на пространственное распределение интенсивности отраженного лазерного излучения.
Благодаря этому с помощью введенных поправок качество изображения лазерных линий улучшено. Экспериментально подтвержден выбор математических моделей оптических передаточных функций элементов прибора, в том числе оптической системы, ПЗС-матрицы и лазерных генераторов линий, заложенных в расчет.
Проведен метрологический анализ метода лазерного светового сечения, найдены источники систематических ошибок, разработаны способы минимизации их влияния.
В профилометре предусмотрена визуализация и контроль полного профиля сечения в режиме реального времени. Контроль можно проводить в двух режимах - автоматическом режиме допускового контроля и контроле по аналогии с ПОМКЛ (прибором оптико-механическим контроля лопаток), широко применяемым в авиационном машиностроении и по сей день. В первом случае результаты измерений представляют в виде таблицы, а во втором - в виде номограмм. Погрешность измерения линейных размеров при автоматическом режиме составляет 0,01 мм.
В настоящее время прибор проходит апробацию в филиале предприятия "Салют".
Одновременно ведутся работы по расширению номенклатуры контролируемых изделий.
Комплекс ПКПЛ получил положительную оценку специалистов "Салют", Наро-Фоминского Машиностроительного завода, НПО "Молния", НИИ 13 МО РФ, НИИД, ЦИАМ, МЭИ, МВТУ им. Н.Э.Баумана и Лазерной ассоциации.

Источник: «ФОТОНИКА», 2009, №3, с.30-33, www.electronics.ru

Статьи по теме:

страницы: 1