3784503830

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY

UKD: 621:622.23:622-181:519.87:528.7:528.9:519.86

Dr inż. Piotr Cheluszka *)

Zastosowanie metod bezstykowych w pomiarach wielkości geometrycznych maszyn górniczych

Treść: W artykule omówiono zagadnienie wykorzystania stcrcofotogramctrii w pomiarach wielkości geometrycznych w budowie maszyn górniczych. Scharakteryzowano konfigurację stanowiska pomiarowego oraz model matematyczny pomiaru współrzędnych przestrzennych punktów pomiarowych. Przeprowadzone badania komputerowe umożliwiły określenie niepewności pomiaru oraz jej wrażliwości. Współrzędne przestrzenne punktu pomiarowego, w rozważanym tu modelu matematycznym pomiani. są funkcjami czterech parami skorelowanych zmiennych losowych (współrzędnych jego płaskich odwzorowań wyrażonych w pikselach). Zakładając rozkład błędów pomiaru poszczególnych wielkości składowych dla analizowanych związków funkcyjnych oraz niepewności standardow e cząstkowe pomiaru tych wielkości wyznaczone zostały wartości złożonej niepewności standardowej pomiaru.

Słowa kluczowe:

metody stereofologrametryczne, określenie parametrów niepewności pomiarów gabarytów maszyn, model matematyczny pomiarów

1. Wprowadzenie

Pomiaiy wielkości geometrycznych w budowie maszyn stanowią nieodzowny element procesu ich wytwarzania. Dotyczy to również maszyn stosowanych w górnictwie, które, aby mogły sprostać trudnym warunkom eksploatacyjnym, pizy zapewnieniu wysokiej trwałości i niezawodności musi cechować wysoka jakość wytwarzania. Niezbędna jest dlatego stała kontrola praw idlowości przebiegu procesu ich produkcji, w której w ażną rolę spełniają pomiaiy wielkości geometrycznych wytwarzanych części i podzespołów. Jednym z obszarów' metrologii wielkości geometrycznych są pomiary polegające na określeniu wymiarów opisujących postać geometryczną elementów maszy ny. Są one szeroko stosow ane w celu określenia odstępstw od teoretycznego kształtu produkowanych części maszyn [4].

W technice pomiarowej wielkości geometrycznych stosuje się metody stykowe oraz bezstykowe. Dla potrzeb kontroli cech geometrycznych wytwarzanych części i podzespołów wykorzystywana jest powszechnie współrzędnościowa technika pomiarowa oparta na przetwarzanych komputerowo informacjach pomiarowych w postaci dyskretnej (współrzędnych punktów), umożliwiających wyznaczenie poszukiwanych wielkości (wymiarów) ze stosunkow o wysoką dokładnością [8]. Stosowane są tu szeroko współrzędnościowe maszyny pomiarowe o różnej konstrukcji, ramiona pomiarowe oraz robot}' pomiarowe. Interesującą alternatywą dla tego rodzaju urządzeń pomiarowych są stanowiska oraz urządzenia umożliwiające pomiar wartości poszukiwanych

Instytut Mechanizacji Górnictwa. Politechnika Śląska. Gliwice. Artykuł opiniował prof. dr hab. inż. Krzysztof Krauze.

wielkości geometry cznych na drodze opty cznej z pewnej odległości od mierzonego obiektu. Obok metod aktywnych z wy korzystaniem różnego rodzaju skanerów (laserowych, prążkowych itp.) [3,10] zastosow anie mają tu rów nież metody pasywne - fotogrametryczne, bazujące na komputerowym przetwarzaniu obrazów cyfrowych lub analogowych (fotogramów) mierzonych obiektów, zarejestrow anych za pomocą pojedy nczej kamery lub zestawu kamer. Klasyczne metody fotogrametryczne stosowane są w geodezji, budownictwie i architekturze, przemyśle oraz w innych dziedzinach - na przykład w medycynie [2,6,9], Stwarzają one przy ty m szerokie możliwości zarówno w zakresie odtwarzania kształtu powierzchni obiektów przestrzennych [5], jak i określania ich wybranych cech geometrycznych.

2. Charaktery styka stanów iska pomiarow ego oraz model matematyczny pomiaru współrzędnych przestrzennych punktów pomiarowych

Stanowisko do pomiaru wielkości geometry cznych elementów i podzespołów maszyn górniczy ch wyposażone jest (rys. 1) w dwie cyfrowe kamery wysokiej rozdzielczości: lewą 1 i prawą 2, sprzężone sygnalowo z komputerem PC 3 przeznaczonym do archiwizacji i przetwarzania sygnałów pomiarowych (obrazów rastrowych). Kamery cy frowe zamocowane są do podstawy stanowiska pomiarowego za pośrednictwem precyzyjnych głowic fotograficznych 4 i 5. Elementy te umożliwiają dokładne ustawienie kierunku osi optycznych kamer oraz precyzyjny odczy t wartości kątów' determinujących to ustawienie w przestrzeni. Stanowisko pomiarowe wyposażone jest ponadto w ekran kalibracyjny (6) służący do wzorcow ania (kalibracji) układu pomiarowego.