Автоматизация распознавания локальных дефектов поверхностного слоя колец подшипников с применением вейвлет-преобразований при вихретоковом контроле в системе мониторинга тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Пчелинцев, Дмитрий Олегович
- Специальность ВАК РФ05.13.06
- Количество страниц 154
Оглавление диссертации кандидат технических наук Пчелинцев, Дмитрий Олегович
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ В СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.
1.1. Принципы функционирования СМК в промышленном производстве.
1.2. Применение системного подхода к организации мониторинга
ТП изготовления подшипников.
1.3. Показатели качества поверхностного слоя деталей подшипников в системе мониторинга технологического процесса шлифования
1.4. Основные методы контроля качества поверхностей качения и возможности их применения в системе мониторинга ТП шлифования деталей подшипников.
1.4.1. Визуальные методы контроля.
1.4.2. Капиллярный метод контроля.
1.4.3. Метод травления.
1.4.4. Ультразвуковой метод контроля.
1.4.5. Магнитные методы контроля.
1.4.6. Электромагнитные методы контроля.
1.5. Основные методы контроля качества поверхностей качения и возможности их применения в системе мониторинга ТП шлифования деталей подшипников.
1.6. Организация автоматизированного контроля поверхностного слоя деталей подшипников и выявления дефектов различных типов. Постановка основных задач исследования.
2 ГЛАВА. МЕТОД АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫЯВЛЕНИЯ И РАСПОЗНАВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ВИХРЕТОКОВОМ КОНТРОЛЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЙ И НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ.
2.1. Вихретоковый контроль качества колец подшипников как элемент системы мониторинга процесса шлифования.
2.2. Обоснование применения вихретокового метода для выявления' локальных дефектов.
2.2.1. Физическое обоснование обнаружения неоднородностей поверхностного слоя деталей вихретоковым методом контроля.
2.2.2. Теоретико-экспериментальные исследования реакции вихретокового преобразователя на дефекты поверхностного слоя деталей подшипников. 72'
2.3. Разработка метода автоматического выявления и распознавания локальных дефектов поверхностного слоя колец подшипников.
2.3.1. Возможности применения основных математических методик для анализа сигнала ВТП.
2.3.2. Применение вейвлет-преобразований для анализа сигнала вихретокового преобразователя.
2.3.3. Нахождение границ дефекта в сигнале ВТП.
2.3.4. Распознавание дефектов поверхностного слоя деталей подшипников.
2.3.5. Выбор метода автоматического распознавания дефектов деталей на основе предложенных классификационных признаков.
2.4. Общая схема разработанной методики автоматического выявления и распознавания дефектов поверхностного слоя деталей подшипников.
2.5. Выводы.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ВИХРЕТОКОВОГО СИГНАЛА НА ОСНОВЕ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ.
3.1. Аппаратно-программное обеспечение системы автоматизированного вихретокового контроля при мониторинге процесса шлифования деталей подшипников.
3.2. Исследование характеристик рассматриваемых типов дефектов.
3.3. Экспериментальное исследование метода выявления и классификации неоднородностей и оценки качества поверхностного слоя деталей подшипников на основе вейвлетпреобразований и искусственных нейронных сетей.
3.3.1. Первичная обработка и выделение нестационарных особенностей сигнала ВТП.
3.3.2. Применение многослойной искусственной нейронной сети для классификации дефектов поверхностного слоя деталей подшипников по выбранным признакам распознавания.
3.3.3. Распознавание выделенных неоднородностей исследуемого сигнала ВТП.
3.4. Результаты применения метода поиска и распознавания локальных дефектов поверхностного слоя колец подшипников. 114 3.6. Выводы.
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО МЕТОДА ВЫЯВЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ ЛОКАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ В ВИДЕ ПРОГРАМНОГО МОДУЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА ВТП.
4.1. Методика взаимодействия программного обеспечения АСВК и программного модуля по выявлению и распознаванию локальных дефектов поверхностного слоя деталей подшипников.
4.2. Интерфейс программного модуля для анализа сигнала ВТП.
4.3. Результаты опытно-промышленной эксплуатации программного модуля для выделения и классификации локальных дефектов деталей подшипников для системы мониторинга.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», 05.13.06 шифр ВАК
Автоматическое распознавание дефектов деталей подшипников при вихретоковом контроле на основе интегральной оценки спектров вейвлет-коэффициентов информационных сигналов2010 год, кандидат технических наук Пчелинцев, Андрей Сергеевич
Совершенствование контроля качества деталей подшипников вихретоковым методом на основе автоматизации распознавания дефектов поверхностей качения с использованием искусственных нейронных сетей2007 год, кандидат технических наук Бахтеев, Андрей Ринатович
Обеспечение качества формообразования деталей точного машиностроения на основе мониторинга технологического процесса и оборудования2009 год, доктор технических наук Игнатьев, Станислав Александрович
Автоматизация вихретокового контроля неоднородности структуры поверхностного слоя деталей подшипников при мониторинге процесса шлифования2002 год, кандидат технических наук Волынская, Ольга Владимировна
Совершенствование алгоритмического обеспечения для автоматического распознавание локальных дефектов при вихретоковом контроле поверхности качения колец подшипников с обоснованием вида вейвлет-преобразования информационных сигналов2016 год, кандидат наук Шумарова Ольга Сергеевна
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация распознавания локальных дефектов поверхностного слоя колец подшипников с применением вейвлет-преобразований при вихретоковом контроле в системе мониторинга»
При производстве подшипников особую важность приобретают точное соблюдение технологического процесса (ТП) и контроль параметров качества шлифованных поверхностей деталей подшипников, которые можно разделить на две группы: геометрические и физико-механические. Геометрические параметры точности контролируются непосредственно метрическими измерениями детали, для контроля же физико-механических параметров применяются: травление, магнитно-порошковый и другие. Наиболее эффективным и перспективным с точки зрения автоматизации представляется вихретоковый метод, подробно рассмотренный в работах Дорофеева A.JL, Казаманова Ю.Г., Соболева B.C., Шкарлета Ю.М. и других ученых, изучавших электромагнитную дефектоскопию деталей. Ранее проведенные исследования осложнялись отсутствием необходимых вычислительных мощностей, что тормозило их ход. Однако эффективность использования данного метода в настоящее время показана в ряде работ, в том числе выполненных в СГТУ.
Анализ данных вихретокового контроля требует от оператора большой концентрации, высокой квалификации и хороших навыков работы с конкретным прибором. Из-за особенностей субъективного восприятия информации может значительно снижаться качество результатов контроля. В связи с этим при организации вихретокового контроля необходимо стремиться минимизировать влияние человеческого фактора, повысив эффективность контроля за счет разработки и применения методов автоматизированного поиска и классификации дефектов поверхностного слоя деталей подшипников. Которые, в свою очередь, будучи интегрированы в систему мониторинга технологических процессов (СМТП) в роли обратной связи, повышают ее эффективность, что в конечном итоге положительно влияет на качество конечной продукции. В СГТУ тема вихретокового метода контроля в СМТП производства деталей подшипников отражена в работах A.A. Игнатьева, В.В. Горбунова, а также в кандидатских диссертациях С.А. Игнатьева, О.В.
Волынской, Е.В. Карпеевой, и А.Р. Бахтеева, однако имеющиеся автоматизированные системы вихретокового контроля, применяемые в подшипниковой промышленности, имеют ряд недостатков и не отвечают в полной мере указанным требованиям. Поэтому, основываясь на многочисленных фактах применения вейвлет-преобразований (ВП) для анализа локальных нестационарных особенностей разнородных сигналов, представляется целесообразным использовать данные ВП сигнала вихретокового преобразователя (ВТП) для выделения и распознавания локальных дефектов поверхностного слоя деталей подшипников.
Таким образом, повышение эффективности вихретокового метода контроля качества шлифованной поверхности колец подшипников за счет автоматизации поиска и распознавания типичных локальных дефектов поверхностного слоя, разработку необходимых методов анализа данных вихретокового контроля, позволяющих повысить качество результатов контроля, и использование полученных результатов в СМТП следует считать актуальной задачей.
Цель работы - совершенствование контроля качества шлифованной поверхности колец подшипников путем разработки метода автоматизированного поиска и распознавания локальных дефектов поверхностного слоя на основе анализа сигнала вихретокового преобразователя с использованием вейвлет-преобразований для последующей интеграции в систему мониторинга процесса шлифования. В соответствии с поставленной целью в работе решен ряд задач, направленных на разработку необходимых методов и алгоритмов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработан метод автоматического выявления и распознавания типичных локальных дефектов поверхностей качения колец подшипников на основе анализа данных вейвлет-преобразования сигнала вихретокового датчика и методов теории распознавания образов.
2. Обоснована методика применения вейвлет-преобразования для выделения участков сигнала ВТП, соответствующих локальным дефектам поверхностного слоя колец подшипников, вычисления классификационных признаков дефектов и применения многослойной нейронной сети в качестве классификатора, обученной с применением эталонных данных.
3. Создан программный модуль, автоматически выделяющий из сигнала ВТП и распознающий локальные прижоги, метальные трещины и трооститные пятна по предложенным геометрическим классификационным признакам с передачей данных в систему мониторинга технологического процесса шлифования.
Методы и средства исследования. В основе проведенных исследований лежат методы теории автоматического управления, аппарат вейвлет-преобразований, теория распознавания образов. Обработка результатов вихретокового контроля велась с использованием специально разработанного программного обеспечения в среде MATLAB R2008a с использованием Wavelet Toolbox и Neural Network Toolbox. Экспериментальные исследования проводились с использованием автоматизированной системы вихретокового контроля (АСВК) на базе прибора вихретокового контроля ПВК-К2М в производственных условиях ОАО «Саратовский подшипниковый завод».
Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработка методов автоматизации контроля качества шлифованной поверхности по данным вихретокового контроля проводилась в ОАО «Саратовский подшипниковый завод» в рамках задачи совершенствования автоматизированных средств контроля для системы мониторинга ТП и развития АСУ ТП предприятия.
На основе данных из СМТП осуществляется корректировка технологических процессов для снижения количества дефектов поверхностного слоя колец подшипников, которая выражается, в том числе, уточнением требований к качеству заготовок, и предварительным технологическим операциям (до финишного шлифования).
Разработанный на основе предложенных алгоритмов обнаружения и распознавания дефектов программный модуль расширяет возможности АСВК, позволяя обнаружить и распознать с высокой степенью достоверности основные типы дефектов поверхностного слоя контролируемых деталей, что снижает процент брака на 10-12%. Этот факт подтвержден соответствующими актами внедрения на ЗАО «НПК ПО» и ООО «НПП Подшипник-СТОМА» (Саратов).
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на 5 конференциях различного уровня: V Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2009), Всероссийских: «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, 2009), «Высокие технологии в машиностроении» (Самара, 2008), «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (Саратов, 2009), региональной конференции «Молодые ученые науке и производству» (Саратов, 2008), и на заседаниях кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» СГТУ в 20082009 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 статья в журнале, включенном в перечень ВАК РФ; 5 статей опубликованы без соавторов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Диссертация содержит 154 страницы, 49 рисунков, 6 таблиц, библиографический список из 117 наименований.
Похожие диссертационные работы по специальности «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», 05.13.06 шифр ВАК
Мониторинг качества процесса шлифования с использованием нейросетевых моделей2003 год, кандидат технических наук Ворыпаев, Алексей Николаевич
Повышение стабильности параметров точности шлифованных поверхностей качения колец подшипников на основе многопараметрового активного контроля2007 год, кандидат технических наук Васин, Максим Павлович
Автоматизированная оценка динамического состояния шлифовальных станков для оперативной корректировки технологического процесса в САПР ТП подшипников в многономенклатурном производстве2005 год, кандидат технических наук Нестерова, Илона Викторовна
Совершенствование средств активного многопараметрового контроля для систем мониторинга шлифовальной обработки деталей подшипников2004 год, кандидат технических наук Карпеева, Елена Владимировна
Автоматизация вихретокового контроля и диагностики дефектов поверхностей деталей подшипников с использованием фрактального анализа и нейронных сетей2024 год, кандидат наук Вахидова Карина Лечиевна
Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Пчелинцев, Дмитрий Олегович
Я Результаты работы шага №2 угол развертки детали, в градусах Введите имя файла (без расширения)
Сохранить результаты
324 360
Закрыть
--—i-;—
Рис. 4.3. Окно визуализации результатов работы шага №2 и соответствующая сканограмма поверхности контролируемой детали, полученной с помощью ПО установки для вихретокового контроля колец подшипников.
В окне визуализации результатов работы второго шага программного модуля существует возможность сохранения результатов алгоритма поиска и выделения участков неоднородностей из сигнала ВТП. Сохраняется матрица границ неоднородностей в файле с указанным именем. При нажатии кнопки «Сохранить результаты» к имени файла автоматически добавляется расширение «.mat», и он сохраняется в рабочем каталоге, откуда его можно загрузить в MATLAB для проведения обучения классификационной нейронной сети.
После обучения согласно пункту 3.3.2, НС сохраняется в файле (с помощью утилиты nprtool) с расширением «.mat» в рабочем каталоге программного модуля, откуда она может быть загружена с помощью кнопки «Загрузите нейронную сеть», для использования в работе третьего шага программы.
Блок распознавания неоднородностей (БРН) запускается нажатием кнопки «Распознать!», и после завершения процесса распознавания с помощью выбранной нейронной сети следует приглашение на запуск Модуля визуализации результатов (МВР), который запускается при нажатии на кнопку
Визуализировать результаты» (рис. 4.4).
36 72 108 144 180 216 262 288 324 360 угол развертки детали, в градусах
Ьмды и количество оонаруженных дефектов-- иерасиоаняинми • япг. при»«, 11Л »4 метыммя треарн«, 1 двф. Кгоосипиое пето. • дчф.
Введите имя файла (без расширения)
Сочн'иит'.р«,»™™ Закрыть
Рис. 4.4. Вид модуля визуализации конечных результатов работы программного модуля по поиску и распознаванию локальных дефектов поверхностного слоя деталей подшипников
На рис. 4.4 видны (при условии, что растровое изображение сканограммы исследуемой детали загружено) обнаруженные и распознанные дефекты поверхностного слоя деталей подшипников. Каждый класс дефекта для наглядности закрашен определенным цветом. Ниже приводится таблица, в которой указывается сколько и какие дефекты были обнаружены в загруженном сигнале ВТП.
Необходимо отметить, что распознаванию подлежат дефекты с наихудшим показателем качества поверхностного слоя.
Также существует возможность сохранения результатов распознавания найденных дефектов для дальнейшего их использования в системе мониторинга процесса шлифования поверхностей деталей подшипников.
4.3. Результаты опытно-промышленной эксплуатации программного модуля для выделения и классификации локальных дефектов деталей подшипников для системы мониторинга
В ОАО «Саратовский подшипниковый завод» внедряются элементы системы мониторинга ТП, которую можно рассматривать как элемент АСУТП. Информация о состоянии ТП поступает от различных измерительных устройств и приборов контроля качества изготовленных деталей подшипников и датчиков, встроенных в станочное оборудование [10, 25, 64], в лабораторию мониторинга ТП. Там информация о фактических значениях параметров деталей и состояния оборудования заносится в БД, работающую на выделенном сервере. Для обработки информации в БД и представления результатов в удобной для конечного пользователя форме разработано специальное программное обеспечение. Результаты анализа данных позволяют принять управляющее решение по корректировке параметров ТП.
Функционирующий программный модуль "Мониторинг" (рис. 4.5) предназначен для обработки и оценки информации и позволяет осуществлять отбор данных по одинадцати параметрам, таким как: интервал дат, цех, номер прибора контроля, номер станка, деталь, операция, поверхность, смена, дефектоскопист, вид дефекта, балл, которым оценивается дефект.
Рис.4.5. Основной режим программы "Мониторинг" Разработанное программное обеспечение позволяет не только оперативно обработать большой объем информации о ТП, но и сформировать отчетные документы для поддержки принятия решения об управлении качеством продукции. Для увеличения наглядности выводимых отчетов существует возможность формирования диаграмм (рис.4.6): круговой диаграммы отображающей процентное соотношение годных, условно годных и бракованных деталей; столбчатой диаграммы, отображающей численное соотношение годных, условно годных и бракованных деталей; графика -"диаграммы по средним", отображающей рост или снижение числа годных деталей по средним значениям баллов.
Сфггокоаого жмкгоринп ига Н» IН
01 м мпз го «юооо'
Отчет по результатам »нхретоюжого ионторжга цен М 120
И 1К|яюд с 01по Ш012003
->г»гг по роуякгапм чкретгюжчо ысштсрмн* цаа 11« »периоде ошлю по гло-зхм уууууу/ууууууууу&уу
Отчет по рпуяппи Мслодоонми 1ВК
Рис.4.6. Диаграммы, формируемые программой "Мониторинг"
В лаборатории мониторинга отдела главного технолога ООО «Саратовский подшипниковый завод» введение в эксплуатацию разработанного программного модуля для автоматического выделения и классификации дефектов поверхностного слоя деталей подшипников по данным вихретокового контроля производилось в 2006 году. Внедрение программного модуля подтверждено соответствующим актами внедрения.
В результате обработки сигналов ВТП программным модулем, разработанным с помощью предложенных методов повышается достоверность классификации локальных дефектов деталей подшипников, что было использовано в лаборатории неразрушающего контроля. При этом, как показано в главах 2 и 3, возможность выявления и количественной оценки неоднородностей поверхностного слоя делает
Рис 4.7. Автоматизированный контроль в системе мониторинга технологического процесса производства деталей подшипников систему пригодной для применения в качестве информационного канала для комплексного мониторинга технологических процессов и технологического оборудования.
Комплекс средств автоматизации мониторинга технологического процесса производства деталей подшипников, применяемых и проходящих процесс разработки и внедрения в ОАО «Саратовский подшипниковый завод» представлены на схеме, изображенной на рис.4.7.
Используя информацию о типах выявленных неоднородностях, получаемую с помощью программного модуля в разрезе станков, типов деталей и рабочих смен, производится корректировка ТП, фиксируются и устраняются известные причины типовых дефектов, формируется база знаний по управлению ТП шлифования деталей различных видов подшипников. Без исключения человеческого фактора при оценке типа неоднородностей корректное формирование указанной базы знаний невозможно. Эффект от автоматизации процесса распознавания дефектов поверхности качения деталей подшипников по характеристикам сигнала вихретокового преобразователя для системы мониторинга ТП шлифования на ОАО «Саратовский подшипниковый завод» достигается в основном за счет выработки стандартных мер по устранению выявляемых типов неоднородностей: уменьшается время диагностики оборудования на 10-50%, повышается оперативность и результативность мер по корректировке ТП, сокращаются простои оборудования. Внедрение разработанных методов и модели анализа данных вихретокового контроля в СМТП позволяет усовершенствовать процесс контроля качества деталей подшипников и систему мониторинга ТП на предприятии. Формируемая база знаний по устранению причин выявляемых типов ч дефектов помогает эффективно решать задачу обучения персонала, обслуживающего и эксплуатирующего шлифовальное оборудование.
Использование результатов автоматизированного распознавания дефектов по выявленным неоднородностям позволяет в АСУ ТП реализовать принцип автоматизированного управления ТП шлифования деталей подшипников по данным анализа базы результатов распознавания дефектов и классификации деталей подшипников по степени неоднородности поверхностного слоя. В главе 1 показана связь между типом дефекта и определенной причиной, его вызвавшей. Независимая классификация и распознавание дефектов позволяет эффективно выявлять и устранять причины, приведшие к возникновению некачественной продукции. Разработка системы распознавания и классификации неоднородностей по результатам вихретокового контроля является необходимым условием для построения СМК.
Автоматизация распознавания типичных неоднородностей поверхностного слоя деталей подшипников является одной из задач, без решения которой невозможно создать единую автоматизированную СМК, связать напрямую подсистемы контроля изделий, контроля ТП и управления ТП, снизить себестоимость контроля качества, охватить больший объем выборки контролируемых изделий и повысить эффективность управления ТП.
Внедрение результатов работы осуществлено в ЗАО «НПК прецизионного оборудования» при ОАО «Тантал», изготавливающем системы автоматического вихретокового контроля роликов подшипников для ОАО «СПЗ» (акт внедрения - приложение 1). Внедрение результатов работы осуществлено также в ООО «НПП Подшипник-СТОМА» разрабатывающем наукоемкую продукцию для ОАО «СПЗ» в виде программного модуля для совершенствования АСВК колец подшипников (акт внедрения - приложение 2). Помимо применения разработанного метода для контроля поверхностного слоя колец подшипников при их массовом изготовлении видится перспективным применение предложенной методики для автоматизации вихретоковой дефектоскопии деталей подшипников (в частности, использующихся в железнодорожном транспорте), подлежащих ремонту.
Дальнейшее развитие идей, предложенных в настоящей работе, предполагается в более глубоком изучении отклика вихретокового датчика при различных рабочих условиях на различные дефекты поверхностного слоя деталей подшипников, разработке классификационных признаков, более подробно характеризующих более широкий круг дефектов.
Развитие СМТП, в свою очередь, связано с автоматизацией контроля динамических характеристик шлифовальных станков, существенно влияющих на качество обработки дорожек качения колец подшипников [18]. Автоматическая идентификация состояний технологического оборудования осуществляется по результатам компьютерного анализа спектров вибрации, зафиксированных с помощью прибора вибрационного контроля ВШВ-003. Применение специальной методики позволяет также оценивать динамическое состояние станков посредством баллов, а не абсолютными значениями уровня вибраций [55]. Повышение достоверности результатов мониторинга и диагностирования достигается дополнительным исследованием спектра огибающей вибрации [18]. Сопоставительный анализ этих оценок со значениями параметров качества деталей позволяет принять решение о качестве ТП и его корректировке в случае необходимости.
Также важным аспектом улучшения СМТП представляется дальнейшая проработка и оптимизация методов выявления и распознавания различных дефектов поверхностного слоя при помощи вейвлет-преобразований на основе данных вихретокового контроля. Для этого видится необходимым проведение дополнительных металлографических экспериментов и аналитических исследований влияния различных дефектов на сигнал ВТП.
Таким образом, внедрение системы мониторинга позволяет существенно повысить качество продукции и способствует ее конкурентоспособности на рынке.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие основные выводы:
1. Проведенный анализ методов и средств автоматизированной оценки качества поверхностного слоя деталей подшипников и распознавания локальных дефектов при вихретоковом контроле показал их недостаточную эффективность, и позволил обосновать целесообразность совершенствования методов и алгоритмов автоматического распознавания дефектов и анализа качества шлифованной поверхности деталей подшипников по данным вихретокового контроля для системы мониторинга ТП.
2. Разработанный в результате теоретических и экспериментальных исследований метод автоматического выявления и распознавания локальных дефектов поверхностного слоя деталей подшипников на основе анализа данных вейвлет-преобразования сигнала ВТП и применения искусственных нейронных сетей позволяет исключить влияние «человеческого фактора» и усовершенствовать систему контроля качества шлифованной поверхности деталей подшипников.
3. Разработанный алгоритм поиска и классификации рассматриваемых типов локальных дефектов на основе вейвлет-анализа сигнала ВТП позволяет выявить и распознать с высокой точностью локальные дефекты типа метальных трещин, прижогов и трооститных пятен.
4. Разработанный программный модуль для расширения функциональности автоматизированная система вихретокового контроля на основе прибора ПВК-К2М позволяет выявлять неоднородности поверхностного слоя колец подшипников и на основе результатов вейвлет-анализа характеристик сигнала ВТП, распознавать локальные дефекты типа метальная трещина, прижог, трооститное пятно с помощью предварительно обученной искусственной нейронной сети, а также передавать данные в СМТП и на верхний уровень АСУ ТП.
5. На этапе опытно-промышленной эксплуатации разработанного программного модуля для АСВК в системе мониторинга ТП шлифования на ОАО «СПЗ» удалось достичь уменьшения времени определения причин разладки ТП по выявляемым классам дефектов на 8-13% и снизить количество бракованных деталей на 10-12%, что позволило сократить простои оборудования, эффективно проводить корректировку ТП и повысить качество подшипников.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пчелинцев, Дмитрий Олегович, 2009 год
1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник / Под ред.
2. A.Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.
3. Агеев Ю.В. Микропроцессорные приборы активного контроля / Ю.В. Агеев, И.Б. Карпович, М.И. Этингоф // СТИН. 2002. - №4. - С.33-40.
4. Алексеев К.А. Очерк "Вокруг CWT". http://support.sibsiu.ru/MATLAB RU/wavelet/book3/index.asp.htm.
5. Аршанский М.М. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках / М.М. Аршанский. М.: Машиностроение, 1988. - 136 с.
6. Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: Основы теории и примеры применения. / Н.М. Астафьева // Успехи физических наук. 1996.- т.166, №11.-С.1145-1170.
7. Бакунов A.C. Раздельный контроль свойств изделий из ферромагнитных материалов / A.C. Бакунов, Ю.Я. Останин // Методы и приборы автоматического неразру-шающего контроля. Электромагнитные методы: Сб. тр. Рига: РТИ, 1977. - Вып. 1. - С.59-71.
8. Бейзельман P.O. Подшипники качения: Справочник / P.O. Бейзельман, Б.В. Цыпкин, Л.Я. Перель. М.: Машиностроение, 1975. - 572 с.
9. Белокур И.П. Дефектоскопия материалов и изделий / И.П. Белокур,
10. B.А. Коваленко. К.: Тэхника, 1989. - 192 с.
11. Бржозовский Б.М. Динамический мониторинг и оптимизация процессов механической обработки / Б.М. Бржозовский, В.В. Мартынов // СТИН. 2002. - № 1. - С.3-8.
12. ВапникВ. Н. Теория распознавания образов. Статистические проблемы обучения / В.Н. Вапник, А.Я. Червоненкис. М., Наука, 1974. - 415 с.
13. Васильев В.М. Токовихревой эффект в магнитошумовой структуроскопии / В.М. Васильев, JI.B. Андрианова // Методы и приборы автоматического неразрушающего контроля. Электромагнитные методы: Сб. науч. тр. Рига: РТИ, 1980. - Вып. 4. - С.75-86.
14. Волосов С.С. Приборы для автоматического контроля в машиностроении / С.С. Волосов, Е.И. Педь. М.: Машиностроение, 1975. - 380 с.
15. Волосов С.С. Управление качеством продукции средствами активного контроля / С.С. Волосов, З.Ш. Гейлер. М.: Издательство стандартов, 1989. - 264 с.
16. Волынская O.B. Автоматизация вихретокового контроля неоднородности структуры поверхностного слоя деталей подшипников при мониторинге процесса шлифования. Автореф. дисс. канд. техн. наук / О.В. Волынская; СГТУ, Саратов. 2002. - 16 с.
17. Воробьев В.И., Теория и практика вейвлет-преобразования / В.И. Воробьев, В.Г. Грибунин. СПб.: ВУС, 1999.- 204 с.
18. Воронцов JI.H. Приборы для автоматического контроля размеров в машиностроении / Л.Н. Воронцов, С.Ф. Корндорф. М.: Машиностроение, 1988.-280 с.
19. Генкин М.Д. Виброакустическая диагностика машин и механизмов / М.Д. Генкин, А.Г. Соколова. М.: Машиностроение, 1987. - 288 с.
20. Герасимов В.Г. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий / В.Г. Герасимов, В.В. Клюев, В.Е. Шатерников. М.; Энергия, 1983-217 с.
21. Глудкин О.П. Всеобщее управление качеством / О.П. Глудкин, Н.М. Горбунов, А.Й. Гуров, Ю.В. Зорин. М.: Радио и связь, 1999. - 600 с.
22. Горбунов B.B. Управление режимами шлифования в системе мониторинга производства подшипников / В.В. Горбунов, С.А. Игнатьев, М.В. Виноградов, М.В. Карпеев // Динамика технологических систем: Сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2004. - С.68-72.
23. Горкунов Э.С. Магнитные и электро-магнитные методы контроля износостойкости стальных изделий / Э.С. Горкунов, A.B. Макаров, JI.X. Коган // Контроль. Диагностика. 2001. - № 11. - С.13-15.
24. Гринберг Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений / Г.А. Гринберг. Изд-во АН СССР, 1948.
25. Дворников C.B. Метод распознавания радиосигналов на основе вейвлет-пакетов / C.B. Дворников, A.M. Сауков // Научное приборостроение. — 2004. —Т. 14. —№ 1.
26. Диагностика автоматических станочных модулей / Под ред. Б.М. Бржозовского. Саратов: Изд-во СГУ, 1987. - 152 с.
27. Добровольский И.Г. Повышение достоверности вихретокового контроля при выявлении участков с повышенной твердостью в зонах припайки стеллитовых пластин на кромках лопаток турбин / И.Г. Добровольский // Контроль. Диагностика. 2001. - № 9. - С.22-24.
28. Дорофеев A.JI. Индукционная структуроскопия / A.JI. Дорофеев. -М.: Энергия, 1973.- 176 с.
29. Дорофеев A.JL Физические основы электромагнитной структуроскопии / A.JI. Дорофеев, P.E. Ершов. Новосибирск.; Наука, 1985 -180 с.
30. Дорофеев A.JI. Электромагнитная дефектоскопия / A.JI. Дорофеев, Ю.Г. Казаманов М.: Машиностроение, 1980. - 280 с.
31. Дьяконов В.П. Вейвлеты. От теории к практике / В.П. Дьяконов М.: СОЛОН-Р, 2002.- 448 с.
32. ЕвсеевД.Г. Физические основы процесса шлифования / Д.Г. Евсеев, А.Н. Сальников.- Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1978.- 126 с.
33. Жигадло A.B. Аппаратура для контроля и чувствительности метода магнитного порошка и его стандартизация / A.B. Жигадло, П.Г. Мухневич //
34. Труды института физики металлов. Свердловск, Изд-во АН СССР, 1959. -Вып. 21.
35. Жигадло A.B. Контроль деталей методом магнитного порошка /
36. A.B. Жигадло. -М.: Оборонгиз, 1951.
37. Загоруйко И.Г. Методы распознавания и их применение / И.Г. Загоруйко. -М.: Сов. радио, 1972. 206 с.
38. ЗадеЛ.А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений / Л.А. Заде // Математика сегодня. М.: Знание, 1974.
39. Запускалов В.Г. Вихретоковый контрольно-вычислительный комплекс слежения за параметрами свариваемого стыка магистральных трубопроводов / В.Г. Запускалов, А.И. Маслов // Контроль. Диагностика. -2001. № 5. - С.3-6.
40. Игнатьев A.A.—Мониторинг станков и процессов шлифования в подшипниковом производстве / A.A. Игнатьев, М.В. Виноградов,
41. B.В. Горбунов, ВА. Добряков, С.А. Игнатьев. Саратов: СГТУ, 2004. - 124 с.
42. Игнатьев A.A. Контроль в системах автоматизации технологических процессов / A.A. Игнатьев, М.В. Виноградов, В.А. Добряков и др. Саратов: СГТУ, 2001. - 124 с.
43. Игнатьев С.А. Применение вейвлет-преобразований при автоматизированном контроле качества колец подшипников / С.А. Игнатьев, // Автоматизация и управление в машино- и приборостроение Сб. науч. тр. -Саратов: СГТУ, 2008. С.97-101.
44. Игнатьев A.A. Автоматизированная вихретоковая дефектоскопия деталей подшипников / A.A. Игнатьев, В.В. Горбунов, О.В. Горбунова // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: Сб. науч. тр -Саратов: СГТУ, 2000. С.48-52.
45. Игнатьев A.A. Автоматизированная вихретоковая дефектоскопия деталей подшипников / A.A. Игнатьев, A.M. Чистяков, В.В. Горбунов // СТИН. 2002. - № 4. - С.17-19.
46. Касимов Г.А. Электромагнитный метод контроля роста усталостных трещин / Г.А. Касимов, А.Д. Покровский // Методы и приборы автоматического неразрушающего контроля. Электромагнитные методы: Сб. науч. тр. Рига: РТИ, 1978. - Вып. 2. - С.3-19.
47. Колентьев C.B. Сравнительный анализ частотной и частотно-временной фильтрации данных / C.B. Колентьев // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: Сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2002. - С.99-102.
48. Королев A.B. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке / A.B. Королев. Саратов: Изд-во СГУ, 1975. - 192 с.
49. Кошляков М.С. Основные дифференциальные уравнения математической физики / М.С. Кошляков, Э.Б. Глтнер, М.М. Смирнов. М., Физматгиз, 1962.
50. Круглов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика / В.В. Круглов, В.В. Борисов М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 382 с.
51. Кулаков Ю.М. Предотвращение дефектов при шлифовании / Ю.М. Кулаков, В.А. Хрульков, И.В. Дунин-Барковский.- М.: Машиностроение, 1975. 144 с.
52. Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием / В.Н. Михелькевич. М.: Машиностроение, 1975. - 304 с.
53. Михелькевич В.Н. Некоторые вопросы построения и реализации оптимального цикла шлифования отверстий колец подшипников / В.Н. Михелькевич, Б.Н. Вениаминов // Труды института. М.: Специнформцентр ВНИППа, 1972. - № 3 (71). - С.64-83.
54. Мужицкий В.Ф. Новые магнитные и вихретоковые средства неразрушающего контроля и технической диагностики / В.Ф. Мужицкий, В.А. Карабчевский // Контроль. Диагностика. 1999. - № 5. - С.5-9.
55. Новоселов Ю.К. Динамика формообразования поверхностей при абразивной обработке / Ю.К. Новоселов. Саратов: Изд-во СГУ, 1979. - 124 с.
56. Патрик Э. Основы теории распознавания образов / Э. Патрик. М., Сов. радио, 1980.-408 с.
57. Петухов А.П. Введение в теорию базисов всплесков. / А.П. Петухов -СПб.: Изд. СПбГТУ, 1999.- 132 с.
58. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник. В 2-х кн. Кн. 2. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986. - 352 с.
59. Пустынников В.Г. Опознавательные методы неразрушающего контроля / В.Г. Пустынников // Многопараметровый контроль в машиностроении. Ростов н/Д, 1971. - С.4-22.
60. Пуш A.B. Моделирование и мониторинг станков и станочных систем / A.B. Пуш // СТИН. 2000. - № 9. - С. 12-20.
61. Пчелинцев Д.О. Применение вейвлет-анализа для исследования локальных нестационарных особенностей сигналов / Д.О. Пчелинцев // Автоматизация и управление в машино- и приборостроение Сб. науч. тр. -Саратов: СГТУ, 2008. С.184-187.
62. Родин A.A. Автоматизация вихретоковой аппаратуры неразрушающего контроля на базе микропроцессоров / A.A. Родин, В.В. Сухоруков // Методы и приборы автоматического неразрушающего контроля: Сб. науч. тр. Рига: МЭИ, 1989. - Вып. № 5. - С.16-22.
63. Саката Сиро. Практическое руководство по управлению качеством / Сиро Саката; Пер. с яп. С.И.Мышкиной. М.: Машиностроение, 1980. - 215 с.
64. Салениекс Н.К. Мониторинг автоматизированного производства / Н.К. Салениекс, Г.В. Упитис // Точность и надежность механических систем: Сб. науч. тр. Рига: Рижский Политехнический Институт, 1989. - С.5-10
65. Смоленцев Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в MATLAB /Н.К. Смоленцев. М.: ДМК Пресс, 2005.- 304 с.
66. Соболев B.C. Накладные и экранные датчики / B.C. Соболев, Ю.М. Шкарлет. Новосибирск: Наука, 1967. - 144 с.
67. Стеблев Ю.И. Формирование и обработка двухмерных изображений при вихретоковой компьютерной дефектоскопии металлов / Ю.И. Стеблев, Е.Г. Скоробогатов, Д.В. Лугин и др. // Дефектоскопия. 1997. - № 4. - С.35-46.
68. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей / А.Г. Суслов. М.: Машиностроение, 1987. - 207 с.
69. Терано Т. Прикладные нечеткие системы / Т. Терано, К. Асаи, М. Сугэно. М.: Мир, 1993. - 368 с.
70. Термическая обработка в машиностроении: Справочник. Под ред. Ю. М. Лахтина, А. Г. Рахштадта. — М.: Машиностроение, 1980. — 783 с.
71. ТетеринАЛ. Программное обеспечение программно-специализируемого вихретокового прибора / А.Л. Тетерин // Методы и приборы автоматического неразрушающего контроля. Электромагнитные методы: Сб. науч. тр. Рига: РТИ, 1986. - Вып. 10. - С.67-70.
72. Токмаков B.C. Магнитные методы дефектоскопии / B.C. Токмаков. -М., ГОСИНТИ, 1964.
73. Трубчанин С.П. Многофункциональный прибор вихретокового контроля / С.П. Трубчанин, Л.Н. Виноградова // Методы и приборы автоматического неразрушающего контроля. Электромагнитные методы: Сб. тр. Рига: РТУ, 1990. - С.81-85.
74. Ту Дж. Принципы распознавания образов / Дж. Ту, В. Гонсалес. М.: Мир, 1978. - 441 с.
75. Управление качеством продукции. Международные стандарты ИСО 9000-9004, ИСО 8402. М.: Издательство стандартов, 1988. - 120 с.
76. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов / К. Фукунага. М.: Наука, 1979. - 367 с.
77. Хайруллин И.Х. Исследование вихретокового датчика для поверхностей сложной геометрии / И.Х. Хайруллин, Ф.Р. Исмагилов, P.P. Сатаров // Приборы и системы управления. 1999. - № 2 . - С.26-27.
78. Шелихов Г.С. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов /Г.С. Шелихов.- М.: ГП НТЦ «Эксперт», 1995.- 224 с.
79. Шкатов П.Н. Неразрушающий контроль трещин и коррозийных поражений вихретоковым методом / П.Н. Шкатов, В.Е. Шатеринков // Контроль. Диагностика. 1998. - № 2. - С.39-42.
80. Эльянов В. Технология производства прецизионных подшипников: Обзор / В.Д. Эльянов, М. Ким-Даров. М.: НИИНАвтопром, 1983. - 60 с.
81. Якимов А.В. Управление процессом шлифования / А.В. Якимов, А.Н. Паршаков, В.И. Свирщев, В.П. Ларшин. Киев.: Техника, 1983. - 184 с.
82. Ярмола А.Н. Автоматизация контроля в подшипниковом производстве / А.Н. Ярмола // Автоматизация и управление в машино и приборостроении: Сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 2005. - С.191-192.
83. Ярошек А. Д. Исследование внешних слоев деталей методом вихревых токов / А.Д. Ярошек // «Заводская лаборатория». 1960. - №11.
84. Ярошек А.Д. Токовихревой контроль качества деталей машин / А.Д. Ярошек, Г.С. Быструшкин, Б.М.Павлов. Киев: Наукова думка, 1976. -124 с.
85. Desai M. Acoustic transient analysis using wavelet décomposition. / M. Desai, DJ. Shazeer. // Proceedings of the IEEE conférence of neural networks for océan engineering. 15-17 Aug 1991., Washington D.С. P.29-40.
86. Fausett, L.V. Fundamentals of Neural Networks: Architectures, Algorithms and Applications. / L.V Fausett. Prentice-Hall, 1994, - 461 p.
87. Hedengren Kristina H.V. Гибкая вихретоковая измерительная матрица для детектирования околоповерхностных трещин и проводящей деталью / Патент 5389876 США
88. Holm-Hansen В.Т. Customized Wavelet for Bearing Defect Detection / B.T. Holm-Hansen, R.X. Gao, L. Zhang. // ASME, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Dec. 2004, Vol. 126. P.740-745.
89. Komorowski Miercryslaw Преобразователь с вихревыми токами дляисследования металлических плит // Pomiary, autom, kontr., 1985. - № 6. - С. 151- 157, 159.
90. Learned R.E. Wavelet Packet based transient signal classification / R.E. Learned. Massachusetts Institute of Technology, 1992. 93 p.
91. Li С.J. Wavelet decomposition of Vibration for Detection of Bearing Localized Defects / C.J. Li, J. Ma // NDT & E. Int. 1997. Vol.30. P.143-149.
92. Mallat S.G. A theory of multiresolution signal decomposition: The wavelet representation. / S.G. Mallat // IEEE Transactions on Pattern Analysis Machine Intelligence, July 1989. Vol.11, P.674-693.
93. Si Jiatun Расчет вихретоковой дефектоскопии. Анализ механизма возникновения удаленного поля с помощью метода конечных элементов // Wusun Jiance // Non-Destract Test. 1994. - № 7. - C.196-201.
94. Wadhwani S. Wavelet based vibration monitoring for detection of faults in ball bearings of rotating machines / S. Wadhwani, S.P. Gupta, V. Kumar. // IE(I) Journal-EL. Vol. 86, Sep. 2005. P.77-81.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.