Investigation of complex surfaces of propellers of vehicles by a mechatronic profilograph

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 4 2021 66 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ фасонных поверхностей изделий даже в системе автоматизированного проектирования . В то же время возникает вопрос о надежности и диагно - стике этих деталей и узлов в процессе эксплуа - тации , например , возможны поломки и отказы , связанные с нарушением геометрии винтов при контакте с инородными предметами в воздуш - ной и водной среде . Для исследования сложных поверхностей винтовых движителей транспортных средств предлагается обратное проектирование с при - менением мехатронного профилографа [1]. Об - ратный инжиниринг позволяет представить в цифровом виде облако точек физической детали или узла машины . Как правило , облако точек представляет собой топологическую информа - цию о геометрии сложной поверхности изделия , которую можно использовать для создания его цифровой модели . Этот метод используется до - вольно часто при копировании деталей машин при условии отсутствия проектной документа - ции или 3D- модели , при совершенствовании и модернизации узлов со сложными поверхностя - ми , а также для создания непосредственно циф - ровых моделей изделий для виртуальных иссле - дований в жидких средах расчетных программ . Актуальность применения технологий обрат - ного инжиниринга проявляется в различных от - раслях народного хозяйства : машиностроении , сельском хозяйстве , медицине и других . Поэто - му вопрос о создании Центра обратного инжи - ниринга в Фонде развития промышленности РФ был поднят на заседании Правительственной ко - миссии по импортозамещению министром про - мышленности торговли РФ Д . В . Мантуровым . Поверхность сложной детали не всегда явля - ется идеально ровной , гладкой и геометрически правильной , на ней можно выделить определен - ные микро - и макрогеометрические отклонения . К макрогеометрическим отклонениям относят волнистость и отклонения формы поверхности сложной детали . Для этого используют соотно - шение отклонения шага к значению отклонения от номинального контура . Например , отклоне - нием от формы считается отношение шага к зна - чению отклонения больше 1000. Для определения этих параметров в металло - обработке используют профилографы ( от про - филь и … граф ), позволяющие измерить неров - ности поверхности и представить результаты в виде профилограммы , характеризующей волни - стость , шероховатость и форму поверхности . ГОСТ Р ИСО 4287–2014 « Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура по - верхности . Профильный метод . Термины , опре - деления и параметры структуры поверхности » нормирует не только показатели шероховато - сти , но и волнистости , а также показатели пер - вичного профиля . Поэтому уже сегодня переход машиностроительных предприятий на ГОСТ Р ИСО 4287–2014 несет в себе ряд сложностей , в том числе понадобится новое и современное измерительное оборудование , обеспечивающее построение профилограмм для реализации про - фильного метода . Сегодня известны различные методы полу - чения информации о физическом объекте с при - менением разных устройств для сбора данных . Условно их можно разделить на две группы : кон - тактные способы – атомно - силовая микроско - пия , стилусная профилометрия и прочее [2, 3] и бесконтактные способы – методы , реализуемые с помощью лазерных приборов , обработкой изо - бражений и другие [4–8]. Например , определе - ние морфологических параметров и форм слож - ных поверхностей проводилось бесконтактным методом в работах [9–11] по машиностроению , в трудах [12–15] для сельского хозяйства . Васи - льевым С . А . разработан профилограф , сканиру - ющий поверхность цилиндрическим методом [16–17]. К числу основных преимуществ этой группы способов можно отнести время получе - ния информации , ее точность , удобство и про - стоту применения приборов . Есть и недостатки , которые проявляются при исследовании поверх - ностей , связанные с явлением дифракции лучей лазера на гладких участках , но эти ошибки мож - но программно устранить в процессе обработки информации [18]. С учетом вышесказанного сформулируем цель исследований – разработка новой техноло - гии исследования сложных поверхностей винто - вых движителей , к которым относят гребневые и воздушные винты транспортных средств , ме - хатронным профилографом для реализации об - ратного инжиниринга . Для достижения поставленной цели необхо - димо решить следующие задачи : – на основе обзора методов обратного про - ектирования и измерительных приборов пред -