Меню
Публикации
2026
2025
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2026-26-2-436-441
УДК 681.142.37
Метрологический анализ бесцентровой схемы контроля овальности крупногабаритных оболочек вращения
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Шилин А.Н., Атаманюк Р.Г., Беседин Е.Ю., Пастухов М.Р. Метрологический анализ бесцентровой схемы контроля овальности крупногабаритных оболочек вращения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2026. Т. 26, № 2. С. 436–441. doi: 10.17586/2226-1494-2026-26-2-436-441
Аннотация
Введение. Контроль геометрических параметров крупногабаритных обечаек (базовых деталей энергетического и нефтегазового оборудования) является критически важной задачей, определяющей качество и производительность их сборки. Существующие методы, основанные на измерении элементов круга, обладают существенными методическими погрешностями и требуют точного центрирования, что затруднительно для деталей больших габаритов, имеющих отклонения от круглой формы, в первую очередь овальность. Выполнена разработка и метрологический анализ бесцентрового метода контроля диаметра и отклонения от круглости формы, свободного от методических погрешностей и позволяющего повысить точность и эффективность измерений в условиях производства. Метод. В основе метода лежит фундаментальное геометрическое свойство круга, согласно которому его диаметр равен максимальному расстоянию между двумя точками на внутренней поверхности детали. Метод реализован в виде оптико-электронного прибора, содержащего лазерный дальномер, установленный на каретке, перемещающейся по контуру обечайки. Дальномер осуществляет угловое сканирование противоположного участка внутренней поверхности обечайки, а управляющий блок фиксирует массив расстояний и определяет диаметр как максимальное значение в сечении. Конструкция прибора обеспечивает соблюдение принципов Аббе и инверсии, что делает схему измерения инвариантной к погрешностям позиционирования. Для верификации метода проведено компьютерное моделирование процесса измерения для обечаек с овальной формой поперечного сечения. Основные результаты. Определено, что инструментальная погрешность лазерного дальномера (±1 мм) является основной и не превышает установленный технологический допуск в 1 % от номинального диаметра обечайки. Метрологический анализ на моделях овального сечения показал, что погрешность определения диаметра функционально зависит от величины овальности, при этом в пределах допустимых значений овальности требования технологического процесса выполняются. Обсуждение. Разработанный метод и прибор позволяют напрямую, с высокой точностью и без требования центрирования контролировать диаметр и отклонение от круглости внутренней поверхности крупногабаритных обечаек. Основными преимуществами предложенного решения являются инвариантность, автономность и простота технической реализации. Устройство может быть применено для послеоперационного и приемочного контроля в атомном, энергетическом и нефтегазовом машиностроении, а также в других отраслях для снижения трудоемкости сборки и обеспечения качества стыковки деталей.
Ключевые слова: крупногабаритные обечайки, контроль размеров, отклонение от круглости, овальность, оптико-электронные приборы, лазерный дальномер, метрологический анализ, принцип Аббе, инвариантная схема измерения
Благодарности. Авторы выражают благодарность коллективу кафедры «Электротехники» Волгоградского государственного технического университета за помощь в проведении исследований и ценные замечания при подготовке статьи.
Список литературы
Благодарности. Авторы выражают благодарность коллективу кафедры «Электротехники» Волгоградского государственного технического университета за помощь в проведении исследований и ценные замечания при подготовке статьи.
Список литературы
1. Берлинер Ю.И., Балашов Ю.А. Технология химического и нефтяного аппаратостроения. М.: Машиностроение, 1976. 256 с.
2. Шилин А.Н., Петров С.А., Заярный В.П. Автоматизация определения оптимальных условий сборки корпусов нефтегазового оборудования // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2010. № 6. С. 10–14.
3. Рубинов А.Д. Контроль больших размеров в машиностроении: Справочник. Л.: Машиностроение, 1982. 120 с.
4. Muralikrishnan B., Phillips S., Sawyer D. Laser trackers for large-scale dimensional metrology: A review // Precision Engineering. 2016. V. 44. P. 13–28. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.12.001
5. Schmitt R.H., Peterek M., Morse E., Knapp W., Galetto M., Härtig F., et al. Advances in Large-Scale Metrology – review and future trends // CIRP Annals. 2016. V. 65. N 2. P. 643–665.мм
6. Патент на полезную модель № 240080 U1 Российская Федерация, МПК G01B 11/08. оптико-электронное устройство для измерения размеров обечаек: заявл. 04.08.2025: опубл. 24.12.2025 / А.Н. Шилин, Р.Г. Атаманюк, Е.Ю. Беседин, М.Р. Пастухов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет".
7. Петров В. Основы ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. 2-е изд., испр. и доп. Екатеринбург: Издательские решения, 2018. 752 с.
8. Кузнецов В.А. Ялунина Г.В. Общая метрология. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. 268 с.
9. Chen L., Zhang S., Ji S., Chang B., Yu J. Laser scanning system for large diameter measurement // Proceedings of SPIE. 2009. V. 7506. P. 750625. https://doi.org/10.1117/12.838280
10. Chen Q., Zhao D., Yang C., Huo Y. Self-triggering pulsed time-of-flight laser range-finding method // Optical Engineering. 2003. V. 42. N 12. P. 3608–3611. https://doi.org/10.1117/1.1621407
11. Yang T., Wang Z., Wu Z., Li X., Wang L., Liu C. Calibration of laser beam direction for inner diameter measuring device // Sensors. 2017. V. 17. N12. P. 294. https://doi.org/10.3390/s17020294
12. Zhang G.Y., Xu X.P., Fu X.H., Yang L., Li C.Z. The measurement and control of diameter in large-scale part processing // Journal of Materials Processing Technology. 2002. V. 129. N 1-3. P. 653–657. https://doi.org/10.1016/s0924-0136(02)00675-1
13. Hu C., Lv F., Xue L., Li J., Zhong X., Xu Y. Full-range static method of calibration for laser tracker // Electronics. 2023. V. 12. N 22. P. 4709. https://doi.org/10.3390/electronics12224709
14. Bryan J. International status of thermal error research // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 1990. V. 39. N 2. P. 645–656. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)63001-7
15. Estler W.T., Edmundson K.L., Peggs G.N., Parker D.H. Large-scale metrology – an update // CIRP Annals. 2002. V. 51. N 2. P. 587–609. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61702-8
