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

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 4 2021 68 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ положения ; винт ; электродвигатели [ исполь - зовался щеточный двигатель TETRIX® MAX TorqueNADO® Motor W44260 (12 В постоянно - го тока с частотой вращения 100 об / мин и крутя - щим моментом 4,9 Н · м ) и шаговый двигатель NEMA 17 42HS48-1684-08AF ( номинальный ток : 1,68 А , крутящий момент : 5,0 кг / см , номи - нальное напряжение : 2,8 В , угол поворота / шаг : 1,8°)]; акселерометр и гироскоп . Для перемеще - ния каретки выбран шаговый двигатель , так как не требуется высокий крутящий момент , а для вращения консоли он необходим . Корпус установлен на стойке с помощью под - шипников качения , для привода вращения кото - рого используется неподвижное опорное колесо , сателлит и электродвигатель , расположенный на подвижном корпусе . Связь ноутбука с блоком управления , датчиками , электродвигателями и измерительными приборами обеспечивается че - рез Bluetooth- соединение при помощи Bluetooth- радиомодулей , встроенных в лазерный датчик , блок управления и ноутбук . Для создания конструкции , состоящей из ка - ретки с лазерным датчиком положения , направ - ляющей и винта , использовалась безлюфтовая бронзовая гайка с точностью изготовления H7 и трапецеидальный винт диаметром 8 мм . При - чем гайка состоит из двух частей , между кото - рыми устанавливается пружина . Сила упруго - сти пружины отталкивает части гайки друг от друга , что позволяет уменьшить люфт и сни - зить погрешность вращательно - поступатель - ного движения . Направляющая , изготовленная из Т - образных пазов в алюминиевом профиле , позволяет легко фиксировать подвижную ка - ретку при поступательном перемещении . Пред - варительные расчеты на прочность конструк - ции показали , что на расстоянии одного метра при консольном расположении направляющей величина деформации от собственного веса со - ставляет 1,12 мм , а при воздействии каретки с датчиком весом 0,15 кг в целом вызывает ли - нейную деформацию 1,79 мм . При поверке мехатронного профилогра - фа учтены эти погрешности , причем проведен внешний осмотр , опробование , подтверждение программного обеспечения , определение метро - логических характеристик . Опробование меха - тронного профилографа проводили при помощи поверочной плиты . В лазерном датчике за основу взят прин - цип оптической триангуляции ( максимальная частота обновления данных составляет 2 кГц , разрешение – 0,01 % от диапазона ), а в угловом энкодере фиксируется цикл прохождения маг - нитного полюса вращающегося магнита , рас - положенного поблизости от чувствительного элемента . Установлены метрологические харак - теристики информационно - измерительной си - стемы : диапазон измерения расстояния от дат - чика до поверхности от 100 до 500 мм , пределы допускаемой абсолютной погрешности измере - ний ± 0,05 % от диапазона , диапазон измерения по окружности от 0 до 360  , пределы допускае - мой погрешности углового энкодера ±30 ″ . При поверке мехатронного профилографа проведен внешний осмотр , опробование , подтверждение программного обеспечения , определение метро - логических характеристик . Техническая характеристика мехатрон - ного профилографа : габаритные размеры – 1450×25×550 мм , диапазон изменения угловой скорости перемещения датчика – 0,1…2,5 рад / с , диапазон изменения радиальной скорости пере - мещения датчика – 0,0001…0,01 м / с , напряжение сети углового энкодера серии E60H – 5 В DC, по - требляемый ток – ≤ 80 мА ; количество импуль - сов на один оборот – от 1024 до 8192, диапазон рабочих температур – от –10 до +70 °C, частота ответа – до 300 кГц . Для реализации профилирования сложной поверхности используют мехатронную систему измерения в виде мехатронного профилографа , оснащенного информационной системой изме - рения . При профилировании сложной поверхности деталей вначале размещают мехатронный про - филограф на исследуемую поверхность или око - ло нее на горизонтально расположенном столе , если деталь имеет небольшие размеры . Для точ - ного определения горизонтальной поверхности , в которой перемещается лазерный датчик в про - цессе исследования , используют акселерометр и гироскоп . Акселерометр и гироскоп – устрой - ства , которые частично дублируют себя , допол - няя друг друга , повышают точность получаемых данных . Гироскоп служит для отслеживания по - ложения лазерного датчика в пространстве пу - тем определения собственного угла наклона от - носительно земной поверхности . Акселерометр