Метод и алгоритмы определения плоскостности листового проката с использованием дифракционной картины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Можаров Василий Васильевич

• Можаров Василий Васильевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Можаров Василий Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ПЛОСКОСТНОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

1.1 Анализ методов и средств оценки плоскостности листового проката

1.1.1 Контактные методы измерений

1.1.2 Методы струйной размерометрии

1.1.3 Электромагнитные методы измерений

1.1.4 Определение плоскостности на поверочных плитах

1.1.5. Оптические методы измерений

1.2 Актуальность разработки нового оптического метода оценки плоскостности листового проката

1.3 Характеристика геометрии листового проката, как объекта контроля

1.4 Формирование критериев оценки плоскостности и определение требований к алгоритмическому, информационному, программному обеспечению

1.5 Выводы по разделу

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

2.1 Математическая модель оптического контроля плоскостности листового проката

2.2 Адаптация модели к условиям оценки плоскостности листового проката

1.3 Моделирование дифракционных картин для различных дефектов плоскостности

2.4 Описание оптического метода оценки плоскостности листового проката

2.5 Выводы по главе

3 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ПЛОСКОСТНОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

3.1 Алгоритм настройки устройства захвата изображения

3.2 Алгоритм системы обучения

3.3 Алгоритм создания эталонных координат ровной поверхности

3.4 Алгоритм измерения плоскостности проката

3.5 Модернизация алгоритмов поиска центра максимумов дифракционной решетки

3.6 Алгоритм адаптивной бинаризации

3.7 Обобщенный алгоритм системы оценки плоскостности листового проката

3.8 Выводы по главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДА И

АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

4.1 Основные функциональные элементы и блоки системы контроля

плоскостности листового проката

4.2 Методика настройки алгоритмического обеспечения

4.3 Результаты исследования разработанного метода и алгоритмов

4.4 Перспективы применения оптических средств контроля в металлургии

4.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Листинг программы по захвату изображений на языке

МаНаЬ для автономного измерительного комплекса

Приложение 2. Листинг программы-учителя по получению исходных данных для создания обучающей выборки

Приложение 3. Листинг программы-уличителя по созданию эталонной

выборки

Приложение 4. Листинг программы определения плоскостности

поверхности

Приложение 5. Листинг программы сравнения алгоритмов определения

центра масс и взвешенного центра масс

Приложение 6. Листинг программы-учителя, использующего алгоритм

поиска взвешенного центра масс

Приложение 7. Листинг программы оценки планшетности проката с доработанной визуальной частью

Термины, используемые в диссертации

СРП - средства регулирования плоскостности

CVC - Continuously Variable Crown (валок с выгнуто-выпуклой профилировкой)

WDM - Windows driver Model (программное обеспечение для драйверов устройств)

VFW - Video for Windows (программный интерфейс, позволяющий обрабатывать видеоданные)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод и алгоритмы определения плоскостности листового проката с использованием дифракционной картины»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Ключевой задачей при производстве листового проката является технологический контроль ровности его поверхности (плоскостности), который может осуществляться непосредственно во время процесса производства продукции или после него, на специальных плоских поверхностях, например, поверочных плитах или стеллажах [ГОСТ РФ 26877-91].

Требования к высокой плоскостности особенно актуальны для автолиста, а также проката, предназначенного для изготовления корпусов бытовых приборов и т.п. Отсутствие средств измерения и контроля плоскостности проката на технологических агрегатах, приводит к 3% браку всей готовой продукции, что ведет к большим убыткам на предприятиях. Например, за 2015 год ПАО «Северсталь» отгрузила около 550 тыс. тонн автолиста для своих клиентов, что могло бы привести к браку 16,5 тыс. тонн.

Для осуществления качественного контроля плоскостности листового проката необходимо использовать высокоточное средство измерения. Большая часть измерительных установок, применяемых во время технологического процесса, характеризуется высокой стоимостью и обладает рядом недостатков, снижающих точность проводимых измерений. К основным недостаткам относятся низкая дискретность, влияние вибраций полосы, недостаточная точность измерений и т.п. В Российской федерации зарегистрировано более 70 различных патентов на способы и устройства оценки ровности поверхности проката, но их применение как раз характеризуется недостатками, перечисленными выше.

Наиболее известными отечественными и зарубежными авторами, работающими в области повышения точности измерения плоскостности листового проката, являются В.А. Агуреев, С.В. Трусилло В.А. Кузин Ю.Д. Железнов, Н.А. Новиков, В.В. Брагин, В.В. Ткаченко, В.Ф. Роганов, Kent Blomkvist,

Kenichi Uesugi, H.J. Wortberg, William Kenneth, Wolfgang Fabian, Сецуо Та-цуми, W.B. Ginzburg и др.

Из-за указанных недостатков способов и устройств оценки плоскостности листового проката до сих пор актуальным является измерение плоскостности листового проката, проводимое после технологического процесса, на специализированных поверочных плитах. Данные измерения проводит технологический персонал органолептическим методом, что вносит дополнительную погрешность измерения (субъективную погрешность измерения).

Для устранения всех перечисленных недостатков возникает задача создания измерительной системы, осуществляющей автоматическую оценку плоскостности по всей длине измеряемого листа металла во время технологического процесса, что является актуальной практической задачей в рамках всеобщей цифровизации всех технологических процессов.

Объектом исследования в работе являются системы контроля и обработки информации о плоскостности листового проката.

Предмет исследования - математическое и алгоритмическое обеспечение систем контроля и обработки информации о плоскостности листового проката.

Целью работы является повышение точности оценки плоскостности листового проката непосредственно в технологическом потоке.

К основным задачам работы относятся:

1. Изучение методов, условий и требований по проведению измерений плоскостности листа, сравнительный анализ методов измерений, применяемых для определения ровности поверхности листового проката;

2. Разработка метода контроля плоскостности листового проката;

3. Создание алгоритмического обеспечения системы контроля плоскостности листового проката;

4. Проведение экспериментальных исследований разработанных метода и алгоритмов для оценки их работоспособности.

Методологической и теоретической основой диссертационного исследования служат работы отечественных и зарубежных специалистов в области оценки геометрических параметров готового листового проката, в частности плоскостности полосы.

В качестве информационной базы исследования использованы отечественные и зарубежные патенты, периодические и монографические публикации, научно-исследовательские разработки, государственные стандарты Российской Федерации.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы математического моделирования, алгоритмы машинного обучения, программные и языковые средства современных компьютерных технологий.

Научная новизна диссертационного исследования и положения, вносимые на защиту:

- разработан новый метод контроля поверхности листового проката, отличающийся тем, что контроль плоскостности листового проката проводится на основании анализа положения точек дифракционной картины на листовом прокате;

- разработана математическая модель расчета амплитуды отклонений от горизонтальной поверхности в точках дифракционной картины;

- разработано алгоритмическое обеспечение, включающее алгоритмы оценки плоскостности проката, настройки и обучения системы контроля плоскостности проката, позволяющие проводить оценку плоскостности листового проката на основании анализа дифракционной картины непосредственно а технологическом потоке.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в обобщении и систематизации характеристик современных средств измерений плоскостности проката, в разработке методики настройки программного обеспечения оценки плоскостности листового проката, в разработке ме-

тодики по адаптации модели, что позволяет повысить скорость проведения измерения и исключить влияния субъективных погрешностей, в расчёте требуемых параметров системы измерения (расстояние от дифракционной решетки до плоскости измерения, период дифракционной решетки). Полученные результаты диссертационного исследования могут быть использованы для дальнейшей модернизации средств измерения плоскостности, применяемых как во время технологического процесса, так и после него на поверочных плитах.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработана автоматизированная измерительная установка, осуществляющая контроль плоскостности листового проката на поверочных плитах;

- разработано программное обеспечение, осуществляющее контроль плоскостности листового проката на основании анализа дифракционной картины проецируемой на листовом прокате.

Соответствие паспорту специальности. Проблематика, рассмотренная в диссертации, соответствует пунктам 2 и 16 паспорта специальности 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) (п.2. автоматизация контроля и испытаний, 16. Теоретические основы, методы и алгоритмы построения экспертных и диалоговых подсистем, включенных в АСУТП, АСУП, АСТПП и др.).

Апробация результатов.

Основные положения и результаты исследования были представлены на 6 конференциях различного уровня («II международная конференция научный прогресс в металлургии», п. Торово, 2015 г., Череповецкие научные чтения, г. Череповец, 2014 г. и др.) и нашли отражение в 8 публикациях автора (три из которых были изданы в журналах, рекомендованных ВАК РФ). Общий объем авторского текста 3.23 п. л.

Диссертационного исследования состоит из введения, четырех глав основной части, заключения, списка использованных источников и приложений. Объем работы составляет 132 страниц. Текст исследования иллюстрирован 41

рисунками, 4 таблицами. Библиографический список включает в себя 111 наименований. В диссертационной работе 7 приложений.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ПЛОСКОСТНОСТИ

ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

1.1 Анализ методов и средств оценки плоскостности листового проката

Для определения плоскостности проката во время технологического процесса в РФ и за рубежом запатентовано большое количество различного рода измерительных установок. На рис. 1 представлена классификация методов измерений, применяемых в области определения плоскостности проката.

Рис. 1. Классификация методов определения плоскостности

Рассмотрим каждую из групп отдельно и выделим основные достоинства и недостатки каждой из групп, определим перспективы развития данных групп и опишем их ограничения.

1.1.1 Контактные методы измерений

Существует множество разновидностей контактных датчиков измерений планшетности листа [1-3]. Одним из которых является измерительный валок [4], содержащий одну или более измерительных балок, опирающихся на

тензодатчики, которые пролегают по одной зоне окружного контура валка. С ростом количества измерительных балок, возрастают и точности измерения. Возможен случай, когда балки могут быть под наклоном к оси валка, но как минимум одна из них должна быть перпендикулярна ей.

Одной из модификаций тензороликов являются секционные ролики [57] - устройства, состоящие из нескольких измерительных роликов. Например, в работе [8] предлагается, что каждый ролик состоит из трех колец, наружное кольцо соединено со средним гибкой связью (резиной или, согласно авторам, в некоторых случаях пружиной), а с внутренним - жёстко через специальные отверстия в среднем. Несколько объединённых средних колец выполняют роль несущей конструкции измерительного устройства. Чувствительным элементом в данной измерительной системе выступает катушка индуктивности. О планшетности полосы судят по изменению расстояния между внутренним кольцом и индуктивностью. Для определения планшетности по ширине проката требуется несколько измерительных колец, что скажется на стоимости измерительной установки, также в данном устройстве никак не компенсируется постоянное колебание полосы. Еще одним недостатком является то, что датчик является контактным, в следствии чего он может негативно повлиять на качество проката.

Такой же принцип измерения осуществляется в измерительном ролике [9], однако он имеет другую структуру: в ролике есть измерительная головка, состоящая из нескольких пар частичных головок, опирающихся на тензодат-чики. Головки в каждой паре скреплены между собой и расположены под углом 1800 друг к другу (в противофазе), с целью повышения точности измерений.

Известен сплошной измерительный ролик, внутри которого в специальных отверстиях жестко закреплены пьезодатчики [10]. Соответственно, чем больше количество датчиков, тем точнее будет произведено измерение в принципе. В каждый момент времени поступает информация только от 2-6 датчиков, по которым невозможно в полной мере судить о форме проката.

Одним из видов сплошных роликов является измерительный ролик [11], с одним или более тензометрическим датчиком (измерительный брус), проходящим по ширине ленты и находящимся под углом к прокатываемой полосе. Однако точность измерений данного устройства зависит от количества измерительных брусьев.

Различия в натяжении полосы AI авторы определяют по формуле (1):

(1)

I л B-s' v }

где:

Ел - модуль упругости материала ленты; Fx - растягивающее усилие в направлении; В - ширина ленты; s - толщина ленты.

Дальнейшей проработкой этой идеи является метод [12], заключающийся в сравнении сигналов измерительного сектора в начале и в конце контакта с полосой измерений и сравнения полученной информации с опорным сигналом без нагрузки, что снижает погрешности измерений.

С целью повышения точности проводимых измерений плоскостности предлагается позиционирование измерительного ролика в шахте моталки [13,14]. Измерительный ролик является подвижным, в нерабочем состоянии он не контактирует с полосой, поэтому увеличивается срок его использования. Недостатком системы является зависимость положения ролика от радиуса намотанной полосы. Поэтому необходимо иметь точную систему позиционирования ролика, так как его неправильное место расположения скажется на процессе намотки металла и на точности измерения плоскостности.

С целью упрощения конструкции и снижения стоимости измерительных роликов Новиков Н.А. и др. [15], предлагают определять плоскостность полос основываясь на скорости вращения измерительного ролика. Для этого на ролике устанавливаются магниты, а чувствительным преобразователем является катушка индуктивности. По мнению авторов, для точного определения плоскостности полосы шириной 1500 мм, понадобится 7-9 таких роликов [15]. В

данном измерительном комплексе плоскостность определяется косвенно, сначала определяется средняя скорость полосы, основываясь на показаниях установленных роликов, затем вычисляются отклонения скорости на каждом ролике от среднего, в результате чего судят о плоскостности на данном участке. Недостатками данного устройства являются возможность проскальзывания ролика, что приведет к недостоверным результатам измерений. Из-за сильного натяжения полосы во время прокатки, выравниваются некоторые дефекты, в результате чего ролики будут двигаться с одинаковой скоростью, и измерения не будут соответствовать действительным показателям плоскостности. Из-за большой скорости вращения измерительного ролика снижается надежность системы измерения магниты - катушка индуктивности.

К недостатком [16] данных средств измерения можно отнести снижение точности измерений при оценки плоскостности полосы с сильно выраженной волнистостью, быстрый износ роликов, небольшой срок службы, так как данные устройства расположены до моталок и подвержены сильному натяжению полосы.

В.А. Агуреев и С.В. Трусилло предлагают способ повышения точности определения геометрии полосового проката [17]. Метод заключается в контроле угла между плоскостью, касательной к полосе металла в точке измерения и плоскостью, касательной к опорным элементам, перемещающим металл. Относительные удлинения ленточных продольных участков полосы определяют по формулам:

Рт = ^"{УтЛ + Ym,iYm,i+l + Утд+Д (2)

Рт fim Pmin, (3)

где (Зт - удлинение m-ленточного продольного участка полосы, относительно проекции указанного участка на плоскость, касательную к опорным элементам; N - число измерений; ym i - искомый угол в i-ом измерении; ymii+1 - искомый угол в i+1-ом измерении; - относительное удлинение m-го ленточного продольного участка полосы; (3min - удлинение наиболее короткого

ленточного продольного участка полосы, относительно проекции указанного участка на плоскость, касательную к опорным элементам.

В дальнейшем этот метод получил развитие в [18], скорость движения листа также стала приниматься в учет, что благотворно повлияло на точность

измерений, проводимых во время движения полосы:

Ъ-тХ = 1к=0 Ут,к УкТ, (4)

где - отстояние 1-го элемента т-го ленточного продольного участка

листа; ут к - измеренный угол; Ук - средняя скорость движения листа в интервале времени между к-1 и к-ым моментами измерения углов наклона ленточных продольных участков листа.

Для повышения качества контроля давления валков на металл и, как результат, на плоскостность полосы, предлагается учитывать действительное давления металла на валки путем сравнения показаний месдозы и значения усилия, прилагаемого на нажимной винт [19].

Еще одними представителями кантатных средств измерения являются устройства натяжения полосы со встроенными датчиками планшетности проката [20-22]. Достоинствами таких средств измерения является лучшая защита датчиков от высоких температур и вибраций, что увеличивает их срок эксплуатации, и специальное строение валков, чье вращательное и поступательное движение можно регулировать для компенсации их износа [23]. Данным средствам измерения характерны типичные недостатки контактных измерительных устройств.

Большинство контактных методов измерения (например см. [24-32]) применяются на станах холодной прокатки, в силу того, что на данных агрегатах полоса металла находится под большим натяжением, что приводит к выравниванию большинства дефектов планшетности. Так как напрямую невозможно судить о плоскостности листа, измерения проводят косвенно: на основании эпюр удельных натяжений листа судят о качестве его геометрии. У контактных методов измерения есть общие недостатки: для проведения более точных измерений приходится увеличивать количество датчиков и как результат

возрастает стоимость измерительного валка, нежелательный контакт с изделием, что может привести к его порче, о планшетности судят по косвенным измерениям.

Таким образом, контактные методы измерения как правило применяются на станах холодной прокатки, в силу того, что на данных агрегатах полоса металла находится под большим натяжением, что приводит к выравниванию большинства дефектов плоскостности. На станах холодной прокатки измерения проводят косвенным методом: на основании эпюр удельных натяжений листа судят о качестве его геометрии. Для проведения более точных измерений контактным методом необходимо увеличивать количество датчиков и как результат возрастает стоимость измерительного валка, нежелательный контакт с изделием, что может привести к его порче. Контактные методы оценки плоскостности полосового проката могут предоставить достоверные результаты на исследуемом материале, находящимся под большим натяжением. Контактные методы оценки плоскостности проката не применимы для проведения измерений на листовом прокате, так как данный прокат движется по ленте без натяжения, создаваемого натяжителями, моталками и другим технологическим оборудованием.

1.1.2 Методы струйной размерометрии

Наиболее ранней работой в струйной размерометрии является измерительное устройство [33], которое выпускает струю воды на полосу, при контакте которой с металлом происходит замыкание цепи.

О величине неплоскостности металла судят по электрическому сопротивлению струи. Недостатки данного устройства: низкая точность измерения (не компенсируются колебания проводимости струи воды и колебания проводимости поверхности металла), не учитывается натяжение полосы при прокатке, что может привести к грубым погрешностям измерений. Оценка неров-

ности полосы проводится в одной точке, нет никакой информации о плоскостности листа по всей его ширине, из-за дефекта профиля валков короб может образовываться в той части листа, где не проводятся измерения с помощью данного устройства.

Полоник В.В. и Онищенко И.И. запатентовали устройство [34], реализующее измерение геометрии полосы методом струйной размерометрии.

Устройство состоит из насадки, 5 патрубков, разветвителя, вентиля, источника электрического питания, усилителя и регистрирующего блока. Оценка проводится следующим образом: на полосу металла из насадки под давлением поступает наэлектризованная жидкость. В соответствии с изменением формы проката, меняется и длина струи воды, что приводит к изменению напряжения на мостовой схеме, выполненной при помощи патрубков. На основании величины напряжения регистрирующий блок вычисляет фактическую неплоскостность полосы. Измерительное устройство имеет схожие недостатки с предыдущим устройством [33].

Для повышения точности определения плоскостности при помощи струйной размерометрии предложено использование схемы компенсации [35], которые могут повысить качество измерений за счет исключения влияния колебаний электрической проводимости воды. Это обосновано тем, что проводимость воды зависит и от температуры, и от входящей в её состав солей, поэтому авторами и было предложено внедрение компенсирующей схемы, устраняющей эти недостатки.

Другим направлением повышения качества измерения, проводимого с использованием струйной размерометрии является использование попарных струй [36], так как это исключает влияние проводимости поверхности металла на результат измерений. В данном случае о плоскостности участка полосы судят по разности электрических сигналов попарно сгруппированных струй. По мнению авторов патента, достаточно трех таких конструкций для определения качества профиля проката, однако этого недостаточно для полной картины, описывающей плоскостность металла.

Известен метод размерометрии [37], основанный на применении статического давления. Данное техническое устройство состоит из корпуса, внутри которого есть поршень с мембраной, которые разделяют сам корпус на 2 составляющие: измерительную часть и камеру противодавления, каждая из которых соединена с источником жидкости. В свою очередь мембрана соединена со штоком, который с другой стороны подсоединен к измерительному узлу. Измерение происходит следующим образом: при увеличении неплоскостности полосы растет давление в измерительной камере, что приводит в движении поршень с мембраной и шток, которые совершают поступательное движение до тех пор, пока давление в камерах не станет одинаковым. По перемещению штока и судят о неплоскостности полосы.

В дальнейшем техническое устройство было модернизировано с целью повышения точности измерений [38]. Для этого было введено дополнительное сопло в камере противодавления и перегородка перекрывающая его, которая может перемещаться вдоль оси сопла, что уменьшает погрешности метода измерения.

Таким образом, методы струйной размерометрии малоприменимы в текущих условия проката и требований к качеству металла. Данный вид измерений не обладает высокой точностью, так как имеет очень много различных факторов, влияющих на его точность (проводимость воды, металла, давление струи воды, температура воды, колебания полосы и др.), также жидкость неблаготворно влияет на качество готового проката. Малоперспективность данного метода измерения также подтверждается отсутствием каких-либо значительных новых способов оценки плоскостности проката и технических средств, их реализующих за последние 5-10 лет, причем ключевым фактором в данном случае является ухудшение характеристик качества готовой продукции при применении данного метода измерения в условиях технологической цепочки.

1.1.3 Электромагнитные методы измерений

За последние годы наблюдается тенденция совершенствования средств измерений плоскостности во время технологического процесса. Например, компания Siemens предлагает на рынке собственную систему бесконтактного измерения плоскостности полосы [39]. В данном случае измерительным комплексом проводятся косвенные измерения: о величине отклонения от ровной поверхности судят согласно амплитуде намагничивания полосы по её ширине при помощи вихретоковых датчиков [40]. Для произведения такого рода измерений необходимо периодически намагничивать полосу металла, что выполняется при помощи модулятора.

К недостаткам данного измерительного комплекса можно отнести сильное влияние колебаний полосы на результат измерений и низкая скорость проведения измерений, которая согласно заявленный характеристикам, составляет 10 Гц [41].

На принципе магнитной индукции работает и отечественная измерительная установка [42], состоящая из двух параллельных роликов с ферримаг-нитными лентами под полосой и двух упругомагнитных колец, которые подсоединены к соответствующим роликам. В итоге получается своего рода H-образный магнит с зазорами между роликами и прокатываемой полосой. Ролики вращаются с помощью электропривода и синхронизирующего редуктора. О плоскостности, согласно данному методу измерения, судят по измерению магнитного потока в данной измерительной системе.

Известно измерительное устройство [43], содержащие магнито-анизон-тропные датчики, расположенные над и под прокатываемой полосой, которые определяют растягивающие напряжения полосы металла. Согласно данному методу о плоскостности проката судят по величине этого растягивающего напряжения.

Величина критического растягивающего напряжения определяется по формуле (5):

= 2У (5)

^ 12Ь2(1-д2

где:

д - числовой коэффициент, зависящий от отношения длины полосы к её ширине;

Е - модуль упругости материала; 5П - толщина полосы; Ь - ширина полосы; $ - коэффициент Пуассона материала.

В. Ф. Роганов и др. [44] предлагают свой способ определения плоскостности проката, заключающийся в применении электромагнитов с подключенными к ними силоизмерительными датчиками. Измерительное устройство работает следующим образом: на магниты, расположенные по ширине полосы, поступает питание, что вызывает эффект притяжения магнитов к полосе и наоборот. Магниты жестко соединены со станиной через тезнодатчики. При взаимном притяжении магнитов и полосы, появляется усилие на датчиках, по которому уже и судят о плоскотсности полосы. Минусом данного устройства является то, что никак не учитывается натяжение полосы.

Таким образом, электромагнитные методы являются одним из перспективных направлений контроля плоскостности проката. Однако представленные устройства не обладают высоким быстродействием, что недопустимо при текущих скоростях прокатки, также не учитывается сила натяжения полосы и её колебания, что снижает точность проводимых измерений.

1.1.4 Определение плоскостности на поверочных плитах

Измерения плоскостности, проводимые на технологических агрегатах, непременно связаны с инструментальными и методическими погрешностями, поэтому для исключения (или уменьшения) влияний ряда неблагоприятных

факторов, влияющих на точность, оценку плоскостности до сих пор производят на измерительных плитах.

В нашей стране запатентованы три способа [45-47], и устройства их реализующие, измерения плоскостности листового проката на поверочных плитах.

Измерительное устройство [45] состоит из:

- вычислительно-запоминающего блока;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Можаров Василий Васильевич, 2019 год

ЛИТЕРАТУРА

1. ABB. Средство контроля планшетности [Электр. ресурс]/ http://www.abb.com (Дата обращения: 11.04.2016)

2. Keck R. German system brings accuracy to flatness measurement. [Текст]// Iron and Steel International. 1980. №53: 215-220 стр.

3. Vollmer America. Shapemeter Roll—System for Tension Levelers. [Электр. ресурс]/ http://vollmeramerica.com/vollmer_usa/brochures. (Дата обращения: 10.04.2016)

4. Патент 2486979 РФ, МПК B21B 38/06, МПК B21B 38/02. Измерительный валок для определения дефектов плоскостности ленты (варианты) и способ определения дефектов плоскостности ленты [Текст]/ Андреас НОЕ, патентообладатель «БВГ БЕРГВЕРК-УНД ВАЛЬЦЕРК-МАНИНЕНБАУ ГМБХ»; заявл. 29.06.09г, опубл. 10.01.11г.

5. Патент 4860212 US, МПК B21B 38/02. Rolled strip shape detecting device with high accuracy [Текст]/ Kenichi Uesugi, патентообладатель Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho; заявл. 06.10.87г, опубл. 22.08.89г.

6. Патент 4972706 US, МПК B21B 38/02 Device for measuring the flatness of rolled strip [Текст]/ Lars Adolfsson, Kent Blomkvist, Ake Persson, патентообладатель Asea Brown Boveri Ab; заявл. 30.05.89г, опубл. 27.11.90г.

7. Патент 4976158US, МПК B21B 38/02 Tension measuring apparatus [Текст]/ Vladimir B. Ginzburg, Robert H. Ellis, патентообладатель United Engineering, Inc.; заявл. 08.05.89г, опубл. 11.12.90г.

8. Патент 884766 СССР, МПК B21B 37/00. Устройство для контроля плоскостности полосы при холодной прокатке [Текст]/ Л.С. Калюжный, Л.Д. Прядко, В.В. Брагин, В.В. Ткаченко, В.Ф. Роганов, патентообладатель Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС; заявл. 11.02.80г, опубл. 30.11.81г.

9. Патент 2297292 РФ, МПК B21B 38/02. Способ определения погрешностей планшетности поверхности ленты, в частности стальной и металлической ленты, а также ролик для измерения планшетности поверхности

[Текст]/ Андреас Ное «БВГ БЕРГВЕРК-УНД ВАЛЬЦЕРК-МАНИНЕН-БАУ ГМБХ»; заявл. 18.02.05г, опубл. 10.09.06г.

10. Патент 2311244 РФ, МПК G01B 07/34, МПК B21B 38/02. Сплошной ролик для определения отклонений от плоскостности [Текст]/ Герд Мюкке, Эберхард Нойшютц, патентообладатель «БФИ ФДЕХ-ИНСТИТУТ ФЮР АНГЕВАНДЕ ФОРШУНГ ГМБХ»; заявл. 17.09.06г, опубл. 27.11.07г.

11. Патент 6853927 US, МПК B21B 38/02. Method of and apparatus for measuring planarity of strip, especially metal strip [Текст]/ Andreas Noe, Rolf Noe, патентообладатель Wg Bergwerk- Und Walzwerk-Maschinenbau Gmbh; за-явл. 17.04.03г, опубл. 08.02.05г.

12. Патент 2267371 РФ, МПК B21B 38/02. Способ определения дефектов плоскостности [Текст]/ Тьерри Малар, Жан-Поль Фор, патентообладатель «ВЭ КЛЕСИМ»; заявл. 10.11.03г, опубл. 10.01.06г.

13. Патент 2286222 РФ, МПК G01B 05/28, МПК G01B 21/30, МПК B21B 38/02. Моталка тонких полос с роликом для измерения планшетности [Текст]/ Мартин Браун, Юрген Арменат, Клаус-Юрген Роммхардт, патентообладатель «СМС Демаг Акциенгезелльшафт»; заявл. 11.06.02г, опубл. 27.06.05г.

14. Патент 3334508 US, МПК B21B 38/02, МПК B21B 38/00, МПК B21B 37/28. Method and apparatus for controlling flatness in sheet metal [Текст]/ Martin Thomas A, патентообладатель American Metal Climax Inc; заявл. 09.11.64г, опубл. 08.08.67г.

15. Патент 854478 СССР, МПК B21B 37/02. Устройство для контроля плоскостности полосы при холодной прокатке [Текст]/ Н.А. Новиков, Н.П. Те-рещин, В.В. Брагин, В.Ф. Роганов, патентообладатель Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС; заявл. 04.04.79г, опубл. 15.08.81г.

16. Wortberg H.J. Operative experiences with the Stressometer installed in cold mills at Alunorf GmbH, Federal Republic of Germany. [Текст]// H.J. Wortberg Shape Control. London: Metal Society.1976r 71-75 стр.

17. Патент 2119643 РФ, МПК G01B 07/34, МПК G01B 21/20, МПК B21B 11/02. Способ определения плоскостности движущийся полосы [Текст]/

B.А. Агуреев, С.В. Трусилло, В.С. Руднев, С.Н. Абрамович, патентообладатель В.А. Агуреев, С.В. Трусилло, В.С. Руднев, С.Н. Абрамович; заявл. 09.06.97г, опубл. 27.09.98г.

18. Патент 2311613 РФ, МПК G01B 07/34, МПК G01B 21/20, МПК B21B 38/02. Способ определения плоскостности движущегося листа материала [Текст]/ В.А. Агуреев, С.В. Трусилло, патентообладатель В.А. Агуреев,

C.В. Трусилло; заявл. 17.08.06г, опубл. 27.11.07г.

19. Патент 290507 СССР, МПК B21B 27/02. Способ контроля формы и толщины проката [Текст]/ Сецуо Тацуми, патентообладатель «Ниппон Кокан Кабусики Каиша»; заявл. 25.12.67г, опубл. 09.02.71г.

20. Патент 6484546 US МПК B21B40/10, G01L5/08, G01B7/34 Strip deflection roller, especially a tension measuring roller or looper roller [Текст]/ Erich Hovestadt, патентообладатель Sms Demag Ag.; заявл. 19.08.99г, опубл. 26.11.02г.

21. Патент 6658947US МПК B21B38/02, B21B37/48, B21B39/08. Strip flatness measuring device [Текст]/ Michael G. Sendzimir, John W. Turley, патентообладатель T. Sendzimir, Inc.; заявл. 25.08.2000г, опубл. 09.12.03г.

22. Kelk G.F. New developments improve hot strip shape: Shapemeter-looper and shapeactimeters. [Текст]// G.F. Kelk, R.H. Hellis, W.B. Ginzburg. Iron and Steel Engineer. 1986г. 48-56 стр.

23. Патент 6427507 US МПК B21C51/00, B21B38/02. Apparatus for measuring the strip flatness [Текст]/ Wan-Kee Hong, Joon-Jeong Yi патентообладатель Pohang Iron & Steel Co., Ltd., Research Institute Of Industrial Science & Technology заявл. 15.07.2000г, опубл. 06.07.2002г.

24. Патент 3475935 US МПК B21B38/02. Control apparatus and system for strip rolling [Текст]/ Kajiwara Toshiyuki патентообладатель Hitachi Ltd.; заявл. 28.10.66г, опубл. 04.11.69г.

25. Патент 3499306 US МПК B21B38/02. Measurement of the shape and flatness of sheet or strip material [Текст]/ William Kenneth, Jamies Pearson патентообладатель British Aluminium Co Ltd.; заявл. 06.07.66г, опубл. 10.06.70г.

26. Патент 3817095 US МПК B21B38/02. Device for detecting and correcting defects in the flatness of a product in strip form [Текст]/ Diolot L., патентообладатель Spidem Ste Nle.; заявл. 27.08.70г, опубл. 18.06.74г.

27. Патент 4116029 US МПК B21B38/02. Device for measuring the flatness of metal strips [Текст]/ Wolfgang Fabian, Hermann-Josef Kopineck, Wilhelm Tappe, патентообладатель Hoesch Werke Ag.; заявл. 02.06.77г, опубл. 26.09.78г.

28. Патент 4512170 US МПК B21B38/02. Process and apparatus for strip flatness and tension measurements [Текст]/ Yu-Wen Hsu, патентообладатель Kaiser Aluminum & Chemical Corporation; заявл. 30.09.83г, опубл. 23.04.85г.

29. Патент 6668626 US МПК B21B38/02. System and a method for measuring and determining flatness [Текст]/ Kenneth Grefve, Jörgen Bosson, Magnus Hallefält, Lars Jonsson, патентообладатель Abb Ab.; заявл. 28.02.02г, опубл. 30.12.03г.

30. Патент 20020134146 US МПК B21B38/02. System and a method for measuring and determining flatness [Текст]/ Kenneth Grefve, Jörgen Bosson, Magnus Hallefält, Lars Jonsson, патентообладатель Kenneth Grefve, Jörgen Bosson, Magnus Hallefält, Lars Jonsson; заявл. 27.02.02г, опубл. 26.09.02г.

31. Патент 3703097 US МПК B21B38/02. Method and system for measuring sheet flatness [Текст]/ Kilpatrich Stanley A, Niethammer Woodard A, патентообладатель Kaiser Aluminium Chem Corp.; заявл. 24.12.70г, опубл. 21.11.72г.

32. Патент 4289005 US МПК B21B38/02. Process and device for controlling the flatness of a cold-rolled metal sheet [Текст]/ Pierre M. Cabaret, Maurice B. Daboust, Pierre R. Engerran, патентообладатель Union Siderurgique Du Nord Et De L'est De La France (Usinor); заявл. 10.04.79г, опубл.15.09.81г.

33. Патент 488637 СССР, МПК B21B 37/04. Устройство для контроля формы движущейся полосы проката [Текст]/ П.П. Тартаковский, Ю.С. Лихниц-кий, В.Г. Аникеев, Е.Т. Чернявский-Гончаренко, патентообладатель Ин-ституи автоматики; заявл. 04.03.74г, опубл. 20.01.76г.

34. Патент 1036420 СССР, МПК B21B 37/04. Устройство для контроля формы движущейся полосы проката [Текст]/ В.В. Полоник, И.И. Они-щенко, патентообладатель Запорожский индустриальный институт; заявл. 04.06.82г, опубл. 23.08.83г.

35. Патент 766689 СССР, МПК B21B 37/00, МПК B21B 37/04. Устройство для контроля формы движущийся полосы проката [Текст]/ В.И. Кириченко, В.А. Кузин, Л.А. Оружинский, патентообладатель Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС; заявл. 19.06.78г, опубл. 05.10.80г.

36. Патент 804033 СССР, МПК B21B 37/04. Способ струйной размерометрии [Текст]/ В.В. Мещеряков, В.В. Копцев, А.Г. Шестеркин, А.В. Марченко, патентообладатель Магнитогорский горно-механический институт; заявл. 26.03.79г, опубл. 20.03.82г.

37. Патент 759161 СССР, МПК B21B 37/00, G01B 13/02. Бесконтактный датчик неплоскостности полосы [Текст]/ В.А. Григорьев, патентообладатель Львовский ордена Ленина политехнический институт; заявл. 16.06.78г, опубл. 30.08.80г.

38. Патент 1225634 СССР, МПК B21B 37/00, G01B 13/02. Бесконтактный датчик неплоскостности полосы [Текст]/ Л.А. Оружинский, В.А. Кузин, Г.К. Макареев; патентообладатель Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС; заявл. 19.11.84г, опубл. 23.04.86г.

39. «Сименс АГ». Бесконтактные системы измерения и контроля плоскостности полос [Текст]/ - ж. «Сталь», № 5 2006 г. - 88 стр.

40. Spreitzhofer G. SI-FLAT improves measurement of strip flatness in cold rolling тИЬ.[Текст]// Spreitzhofer G., Dümmler A. Metals and Mining International News 4: 1-2. 2002г.

41. Siemens AG. SirollCIS Siflat [Электронный документ]/ URL: http://www.in-dustry.siemens.com/datapool/industry/industrysolutions/metals/siroll/en/SI-ROLL-SIFLAT-en.pdf (Дата обращения: 03.04.15г.).

42. Патент 1565558 СССР, МПК G01B 07/10, МПК B21B 37/04. Измеритель плоскостности прокатываемой полосы [Текст]/ А.И. Попов, Ю.Д. Желез-нов, А.Г. Журавский, патентообладатель Проектно-конструкторский институт «Уралпроектмонтажавтоматика»; заявл. 16.08.88г, опубл. 23.05.90г.

43. Патент 1435346 СССР, МПК B21B 37/02. Устройство контроля формы полосы проката [Текст]/ Б.В. Мысиков, Р.С. Катаев, А.А. Белинский, О.В. Миронова; заявл. 28.07.86г, опубл. 07.11.88г.

44. Патент 710702 СССР, МПК B21B 37/04. Устройство для контроля плоскостности стальной полосы [Текст]/ В.Ф. Роганов, Н.А. Новиков, Н.П. Те-рещин, патентообладатель Институт автоматики; заявл. 01.09.76г, опубл. 25.01.80г.

45. Патент 2085313 Российская Федерация, МПК B21B 38/00. Устройство для контроля и измерения неплоскостности проката [Текст]/ Кузнецов Л.А., Погодаев А.К., Попов Н.Е., Редин А.В., Ролдугин А.Н., Тюрин А.И., патентообладатель Липецкий государственный технически университет; заявл. 10.05.95г, опубл. 27.07.97г.

46. Патент 2254556 Российская Федерация, МПК G01B011/24, МПК B21B038/02. Способ контроля неплоскостности листовых изделий и средство для его реализации [Текст]/ Бакиров Ж.М., Галиулин Р.М., Богданов Д.Р., Воронцов А.В., Тумашинов А.В., Коркин Н.П., патентообладатель Галиулин Р.М.; заявл. 22.08.2003г, опубл. 20.02.2005г.

47. Патент 2230291 Российская Федерация, МПК G01B011/24, МПК G01B011/20. Способ измерения планшетности листового материала [Текст]/ Горковенко П.И., Зуев А.Н., Шапиро Д.Л., Захарченко А.Ю., Ша-чнева С.Е., Росляков Е.Н., Медведев Д.Д., патентообладатель ПАО «Северсталь»; заявл. 22.06.2002г, опубл. 10.06.2004г.

48. Патент 1662719 СССР МПК B21B 37/04. Способ контроля неплоскостности холоднокатаной полосы [Текст]/ П.И. Денисов, А.В. Кугенев и В.А. Некит, патентообладатель Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И. Носова; заявл. 04.01.87г, опубл. 15.07.91г.

49. Патент 544862 СССР МПК B21B 37/04, G01B 09/08. Способ определения неплоскостности и зоны её распространения на холоднокатаной полосе [Текст]/ П.И. Полухин, Н.Е. Скороходов, П.И. Денисов, С.А. Тулупов, В.А. Петров, патентообладатель Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И. Носова; заявл. 17.02.75г, опубл. 31.03.77г.

50. Патент 625791 СССР, МПК B21B 37/04. Растр для контроля неплоскостности прокатываемой полосы [Текст]/ П.И. Денисов, С.А. Тулупов, В.А. Некит, патентообладатель Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И. Носова; заявл. 13.09.76г, опубл. 30.09.78г.

51. Патент 623598 СССР, МПК B21B 37/04, МПК G01B 9/08. Способ определения неплоскостности и зоны её распространения на холоднокатаной полосе [Текст]/ П.И. Денисов, С.А. Тулупов, В.А. Некит, В.А. Заикин, Л.Г. Иекель, Н.С. Дружин; заявл. 24.03.77г, опубл. 15.09.78г.

52. Трусилло С.В. Измеритель плоскостности ИП-4 [Текст]/ С.В. Трусилло, В.А. Агуреев, А.В. Курякин- ж. «Сталь», №11 2006 г. - 95 стр.

53. Pirlet R. A noncontact system for measuring hot strip flatness.[Текст]/ Pirlet R., Mulder J., Adriaensen D., Boelens J. AISE Year Book, 1983г. - 284-289 стр.

54. Shapeline product information. Shapeline Strip System [Электр. документ] URL: http://www.shapeline.com/products/shapeline 500 en low.pdf. (Дата обращения: 27.10.15г.)

55. I.R.M. Publication P107 E-001. ROMETER Hot Strip Flatness Gage. [Текст]/ Belgium: Industry Research and Metallurgy. 1984г.

56. Xilin Y. Image processing system in shape meter for hot strip mill. [Текст]// Xilin Y., Hui M., Zhongyi Q., Guofan J. Intelligent Processing Systems 2 1997г.: 1027-1030 стр.

57. Matsui K. 1989. Shape meter for hot strip mill. [Текст]// Matsui K. Sumitomo Search 38 1989г.: 105-114 стр.

58. Максимов Е.А. Производство планшетных полос при прокатке [Текст]/ Е.А. Максимов, Р.Л. Шаталов, Н.Ш. Босхамджиев - Москва, «Теплотехник», 2008г. - 5 стр.

59. Дорогобин В.Г. Совершенствование производства жести с целью повышения ее качества [Текст]/ В.Г. Дорогобин, Н.Н. Ильина - ж. «Известия Челябинского научного центра», №2 2001 г. - 65 стр.

60. ГОСТ 26877-91. Металлопродукция. Методы измерений отклонений формы [Текст]. - Москва; взамен ГОСТ 26877-86, введен с 01.07.92 - 26 стр.

61. Медведюк Н.И. Механизация жестяницких работ [Текст]/ - Москва, «Высшая школа», 1975г. - 34 стр.

62. ГОСТ 19904-90. Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент [Текст]/ -Москва; взамен ГОСТ 19904-74; введен с 01.01.91г. - 11 стр.

63. Коновалов Ю.В., Галкин Д.П. и др. Повышение точности листовой прокатки. -М.: Металлургия, 1978.-296 с.

64. Горбунов А.В., Попович Е.Ю. Определение требований к поперечному профилю листового проката и пути их выполнения // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Сб. науч. тр. аспирантов и соискателей. Магнитогорск: МГТУ, 2000. С. 197.

65. Ткалич К.Н., Коновалов Ю.В. Точная прокатка тонких полос. М.: Металлургия, 1972. 176 с.

66. Третьяков А.В., Гарбер Э.А. и др. Совершенствование теплового процесса листовой прокатки. М.: Металлургия, 1973. —304 с.

67. Metalurgia ABM. 1981. V. 37. № 280. P. 127-134. Discuss. 134 с.

68. MacDonald D.J. Shape Defects in Tinplates [Текст]// D.J. MacDonald - War-rendale, PA: AIME Iron and Steel Society. - 1980г.

69. Ginzburg V.B. High-quality steel rolling: Theory and Practice. [Текст]// V.B. Ginzburg/ New York. Marcel Dekker. - 1993г.

70. Патент б2 S4S11, Япония, МХИ В 21 В 37/00. Способ регулирования формы полосы. Заявл. 09.10.S5, № б0-2237б4. Опубл. 1S.04.S7.

71. Патент 46127SS, США, МОТ В 21 В 37/10, В 21 В 37/04, ЖИ 72/13. Метод регулирования формы проката при прокатке. Заявл. 15.11.S5, № 79S39S. Опубл. 23.09.S6.

72. Управление тепловым профилем валков при холодной прокатке полос с помощью их индукционного нагрева // Int. Conf. Steel Roll., Tokyo, 19S0. Proc. Vol. 2. Tokyo, 19S0. P. 796-S06.

73. Хлопонин В.Н. Перекос валков и их осевое перемещение расширяют возможности процесса прокатки полос и листов // Труды первого конгресса прокатчиков, 23-27 окт., 1995. Магнитогорск— М.: Черметинформация, 1996.-С. SS-90.

74. А.В. Третьяков, Э.А. Гарбер, Г.Г. Давлетбаев. «Расчет и исследование прокатных валков». М., «Металлургия», 1976

75. ^вынев М.В., Миллер В.В. Производство листового металла. — М.: Металлургия, 1976. 224с.

76. Будаква A.A., Счалка 3.K., Kлименко Т.Н. Влияние профиля валков на распределение межвалковых давлений // Теория и технология производства толстого листа. 19S6. — С. 13-17.

77. Ширяев В. И., Kлюйков С. Ф. Математические модели прокатных валковых систем // Металлургия и коксохимия. ^ев, 19S3. № S0. С. 64-6S.

7S. V. Salganik. Mathematical modeling of roll load and deformation in a four-high strip mill. Metal Forming 2002. The University of Binningham, UK, September 9 -11,2002.

79. Е.С. Максимов. Использование прокатных клетей с регулируемым профилем межвалкового зазора для получения полос с минимальной поперечной разнотолщинностью и волнистостью // Оборудование. 2006. №11. С. б0-б5

S0. Ginzburg V.B. Flat Rolling Fundamentals. [Текст]// Ginzburg V.B., Ballas, R. New York: Marcel Dekker. - 2000г.

81. Кузнецов Л.А. Влияние технологических параметров на плоскостность полосы при бесконечной прокате [Текст]/ Л.А. Кузнецов, А.И. Божков, В.П. Настич, С.С, Колпаков - ж. «Сталь», № 2 1990г. - 51 стр.

82. Карабалин А.А. Влияние эксплуатационного состояния дрессировочных станов на геометрические дефекты холоднокатаной жести [Текст]/ А.А. Караболин - Автореферат - 24 стр.

83. Ткалич К.Н. и др. Способы горячей и холодной прокатки с высокой эффективностью управления профилем и формой полос за рубежом // Бюллетень «Черная металлургия». 1988. № 11. — С. 11—17.

84. Божков А.И. Плоскостность тонколистового проката /А.И. Божков, В.П. Пастич. - М.: ИПТЕРМЕТ ИНЖИПР1РИНГ, 1998. - 264 с.

85. Божков А.И, Влияние эпюры удельных натяжений на продольную устойчивость полосы при холодной прокатке / А.И. Божков // Изв. вузов. Черная металлургия. 1998. №12. 30-34.

86. Божков А.И. Влияние неравномерности удельных натяжений на устойчивость процесса прокатки: Учебное пособие / А.И. Божков. Липецк.: ЛГТУ, 1997.-40 с.

87. Пастич В.П. Управление качеством тонколистового проката / В.П. Пастич, В.П. Скороходов, А.И. Божков. - М.: "ИПТЕРМЕТ ИПЖИПИ-РИПГ",2001.-296 с.

88. Павлов И.М. Теория прокатки / И.М. Павлов. - М.: Металлургиздат, 1950.610 с.

89. Чернов П.П.. Улучшение качества поверхности рабочих валков стана холодной прокатки / П.П. Чернов, В.Г. Боев, СП. Рубцова и др. // Метал-лург.1983.№10. 36-37.

90. Белосевич B.K. Совершенствование процесса холодной прокатки / В.К. Белосевич, Н.П. Нетесов. - М.: Металлургия, 1971. - 270 с.

91. Роберте В. Холодная прокатка стали / В. Роберте. - М.: Металлургия, 1982.-544 с.

92. Мазур В.Л. Управление качеством тонколистового проката / В.Л. Мазур, A.M. Сафьян, И.Ю. Приходько, А.И. Яценко. - К.: TexHika, 1997. - 384 с.

93. Кузнецов Л.А. Исследование взаимосвязи характеристик неплоскостности полосы и эпюры удельных напряжений при холодной прокатке [Текст]/ Л.А. Кузнецов, С.Л. Блюмин, А.И. Божков - ж. «Известия вызов. Черная металлургия», № 8 1989г. - 63 стр.

94. Белянский Л.А. Тонколистовая прокатка. Технологии и оборудование [Текст]/ Л.А. Белянский, Л.А. Кузнецов, И.В, Франценюк - Москва, «Металлургия» - 342 стр.

95. Патент 2230291 Российская Федерация, МПК G01B011/24, МПК G01B011/20. Способ измерения планшетности листового материала [Текст]/ Горковенко П.И., Зуев А.Н., Шапиро Д.Л., Захарченко А.Ю., Ша-чнева С.Е., Росляков Е.Н., Медведев Д.Д., патентообладатель ПАО «Северсталь»; заявл. 22.06.2002г, опубл. 10.06.2004г.

96. Можаров В.В., Харахнин К.А. Определение параметров системы оценки плоскостности листа с использованием дифракционной решетки. - Вестник Череповецкого государственного университета. 2015. №2 6 (67). С. 3134.

97. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т. IV Оптика [Текст]/ - Москва, «Наука», 1980г. - 262, 302-310 стр.

98. Дифракция Фраунгофера [Электронный ресурс]/ Wikipedia® 2015г, URL: https://ru.wikipedia. org/wiki/%D0%94%D0%B8%D 1 %84%D 1 %80%D0%B 0%D0%BA%D 1 %86%D0%B8%D 1 %8F_%D0%A4%D 1 %80%D0%B0%D 1 %83%D0%BD%D0%B3%D0%BE%D 1 %84%D0%B5%D 1 %80%D0%B0 (Дата обращения: 19.04.17г.).

99. Годжаев Н.М. Оптика [Текст]/ - Москва, «Высшая школа», 1977г. - 155156 стр.

100. Дифракционная решетка [Электронный ресурс] сайт МГТУ им. Н.Э.Баумана © 2002, URL:http://fn.bmstu.ru/data-physics/library/phys-book/tom4/ch5/texthtml/ch5_5.htm (Дата обращения: 04.05.17г.).

101. Дифракция на дифракционной решетке [Электронный ресурс], URL: http : //www.bog5 .in.ua/lection/wave_optics_lect/lect4_wave.html (Дата обращения: 04.05.17г.).

102. Matlab [Электронный ресурс]/ Wikipedia® 2015г, URL:https://ru.wikipe-dia.org/wiki/MATLAB (Дата обращения: 19.04.17г.).

103. Знакомство с матричной лабораторией MATLAB [Электронный ресурс] URL: http://www.phys.nsu.ru/cherk/matlab6/Chapter%201/Lhtm (Дата обращения: 04.10.17г.).

104. Краткий курс теории захвата и передачи данных. Основные процедуры захвата изображений. И.М.Журавель [Электронный ресурс] URL: http://matlab.exponenta.ru/imageacquis/book1/2_1 .php (Дата обращения: 20.01.18г.)

105. Список функцийImage Processing Toolbox. Описание функции IM2BW [Электронный ресурс] URL: http://matlab.exponenta.ru/imagepro-cess/book3/6/im2bw.php (Дата обращения: 25.01.18г.)

106. Сорокин М.И. Методы распознавания образов на изображениях [Текст]/ - «Научно-практический электронный журнал Аллея Науки» № 9, 2017г.

107. Фильтрация бинарных изображений [Электронный ресурс] URL : http : //wiki.technicalvision.ru/in-

dex.php/%D0%A4%D0%B8%D0%BB%D 1 %8C%D 1 %82%D 1 %80%D0%B 0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D 1 %80%D0%BD%D 1 %8B%D 1 %85_%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%B 1 %D 1 %80%D0%B0%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9 (Дата обращения: 20.04.18г.)

108. Васильев А. С. Обработка оптических изображений. Лабораторный практикум [Текст]/ - Санкт-Петербург, «Университет ИТМО», 2017г. - 48 стр.

109. Можаров В.В. Алгоритм системы оценки плоскостности проката с использованием дифракционной картины / Можаров В.В., Харахнин К.А. // Сталь. 2017. - № 7. - С. 33-35.

110. А. Федоров. Бинаризация черно-белых изображений: состояние и перспективы развития [Электронный ресурс] URL: http: //it-claim.ru/Library/Books/ITS/wwwbook/ist4b/its4/fyodorov.htm (Дата обращения: 20.10.18г.)

111. Можаров В.В. Разработка автоматизированной системы и проведение экспериментальных исследований планшетности листового проката с использованием дифракционной картины на поверочных столах Можаров В.В., Харахнин К.А. // Производство проката. - 2018. - №11, С. 25-30.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Листинг программы по захвату изображений на языке Matlab для автономного измерительного комплекса

vid = videoinputCwinvideo', 1, 'YUY2_640x480'); src = getselectedsource(vid); vid.FramesPerTrigger = 25; vid.ReturnedColorspace = 'rgb'; start(vid)

Image=getdata(vid,25); stop(vid); clear vid for i=1:25 s1='photo'; s2=num2str(i); s3='.png'; s= strcat(s1,s2,s3); imwrite(Image(:,:,:,i),s,'png'); end

Приложение 2. Листинг программы-учителя по получению исходных данных для создания обучающей выборки

clear; clc; close all; for count=1:5

eval(['teacher' num2str(count) '.Lines' num2str(count) '=[]']); [file_Name file_Path]=uigetfile('*.png','open','/Users/s7ven/Docu-ments/MATLAB/diploma/results9-1/'); if file_Name~=0 q=[file_Path file_Name]; Image=imread(q); Image2=Image; end;

Image=double(Image)./255; Image=Image(: ,:,1); [N M]=size(Image); bin_Image=zeros(N,M); num_Centr=0; for i=1:N; for j=1:M;

if Image(i,j)>0.7;

bin_Image(i,j)=1; else bin_Image(i,j)=0; end; end; end;

filter_Imagine=strel('disk',1,0);

bin_Image=imerode(bin_Image,filter_Imagine);

bin_Image=imdilate(bin_Image,filter_Imagine);

bin_Center_Poly=roipoly(Image2); bin_Center=bin_Cen-

ter_Poly&bin_Image;

close;

center_Loc=bwlabel(bin_Center,S);

centr_Position=regionprops(center_Loc,'Centroid'); [binar_Objects num_Ob-jects]=bwlabel(bin_Image,S);

position_Structure=regionprops(binar_Objects,'Centroid,,,Area'); for zetta=1 :num_Objects if centr_Position.Centroid(1, 1 )==position_Structure(zetta,1).Centroid(1, 1 )&&... centr_Position.Centroid(1,2)==position_Structure(zetta,1). Centroid(1,2) num_Centr=zetta; end; end

eval(['teacher' num2str(count) '.centr_Location' num2str(count) '(1,1)' '=centr_Po-sition.Centroid(1,1)']);

eval(['teacher' num2str(count) '.centr_Location' num2str(count) '(1,2)' '=centr_Po-

sition.Centroid(1,2)']);

for zetta=1:num_Objects

eval(['teacher' num2str(count) '.points_Position' num2str(count) '(zetta,1)' '=posi-tion_Structure(zetta, 1).Centroid(1,1)']);

eval(['teacher' num2str(count) '.points_Position' num2str(count) '(zetta,2)' '=posi-tion_Structure(zetta, 1).Centroid(1,2)']);

eval(['teacher' num2str(count) '.side_Point' num2str(count) '(zetta,:)' '=posi-tion_Structure(zetta, 1).Area']); end

eval(['teacher' num2str(count) '.points_Found' num2str(count) '=num_Objects']);

teacher1 .points_Found 1 =num_Obj ects;

string1='teacher';

string2=num2str(count);

string3='.mat';

name_File_Saved=strcat(string 1 ,string2,string3); name_struct_Saved=strcat(string 1 ,string2); save(name_File_Saved,'- struct',name_struct_Saved); end

Приложение 3. Листинг программы-уличителя по созданию эталонной выборки

clc; clear; close all

load('teacher1.mat')

load('teacher2.mat')

load('teacher3.mat')

load('teacher4.mat')

load('teacher5. mat')

teacher.Lines=[];

center_Location=(centr_Location1+centr_Location2+centr_Location3+centr_Lo-cation4+centr_Location5)/5; final_Points=points_Position1; final_Area=side_Point1; for i=1:points_Found1 num_Equal_Elements= 1; for j=1:points_Found2

closest_Point2(j ,:)=((points_Position1(i,1)-points_Position2(j ,1))A2+(points_Po-sition1(i,2)-points_Position2(j,2))A2)A0.5; end

[min_distans min_Index]=min(closest_Point2); if min_distans<2

final_Points(i, 1 )=final_Points(i,1 )+points_Position2(min_Index, 1); final_Points(i,2)=final_Points(i,2)+points_Position2(min_Index,2); final_Area(i,1)=final_Area(i,1 )+side_Point2(min_Index,1); num_Equal_Elements=num_Equal_Elements+1; else end

for j=1:points_Found3

closest_Point3(j,:)=((points_Position1(i,1)-points_Position3(j,1))A2+(points_Po-sition1(i,2)-points_Position3(j,2))A2)A0.5; end

[min_distans min_Index]=min(closest_Point3); if min_distans<2

final_Points(i, 1 )=final_Points(i,1 )+points_Position3(min_Index, 1); final_Points(i,2)=final_Points(i,2)+points_Position3(min_Index,2); final_Area(i,1)=final_Area(i,1 )+side_Point3(min_Index,1); num_Equal_Elements=num_Equal_Elements+1; else end

for j=1:points_Found4

closest_Point4(j ,:)=((points_Position1(i,1)-points_Position4(j ,1))A2+(points_Po-sition1(i,2)-points_Position4(j,2))A2)A0.5; end

[min_distans min_Index]=min(closest_Point4); if min_distans<2

final_Points(i, 1 )=final_Points(i,1 )+points_Position4(min_Index, 1); final_Points(i,2)=final_Points(i,2)+points_Position4(min_Index,2); final_Area(i,1)=final_Area(i,1 )+side_Point4(min_Index,1); num_Equal_Elements=num_Equal_Elements+1; else end

for j=1:points_Found5

closest_Point5(j ,:)=((points_Position1(i,1)-points_Position5(j ,1))A2+(points_Po-sition1(i,2)-points_Position5(j,2))A2)A0.5; end

[min_distans min_Index]=min(closest_Point5); if min_distans<2

final_Points(i, 1 )=final_Points(i,1 )+points_Position5(min_Index, 1);

final_Points(i,2)=final_Points(i,2)+points_Position5(min_Index,2); final_Area(i,1)=final_Area(i,1 )+side_Point5(min_Index,1 ); num_Equal_Elements=num_Equal_Elements+1 ; else end

final_Points(i, 1 )=final_Points(i, 1 )/num_Equal_Elements; final_Points(i,2)=final_Points(i,2)/num_Equal_Elements; final_Area(i, 1 )= final_Area(i, 1 )/num_Equal_Elements; closest_Point2=[]; closest_Point3=[]; closest_Point4=[]; closest_Point5=[]; end

for zetta=1 :points_Found1

teacher.Lines(zetta,:)=((center_Location(1,1)-final_Points(zetta,1))A2+(cen-ter_Location(1,2)-final_Points(zetta,2))A2)A0.5; end

teacher.centr_Location_True( 1,1 )=center_Location( 1,1); teacher.centr_Location_True( 1,2)=center_Location( 1,2); for zetta=1 :points_Found1

teacher.points_Position(zetta,1)=final_Points(zetta,1); teacher.points_Position(zetta,2)=final_Points(zetta,2); teacher.points_Area(zetta,1 )=final_Area(zetta,1); end

teacher.points_Found=points_Found 1 ; save('teacher.mat','-struct','teacher');

Приложение 4. Листинг программы определения плоскостности поверхности

clear; clc; close all; load('teacher.mat');

[file_Name file_Path]=uigetfile('*.png,,,open',,/Users/s7ven/Docu-ments/MATLAB/diploma/results9-1/'); if file_Name~=0 q=[file_Path file_Name]; Image=imread(q); Image2=Image; end;

Image=double(Image)./255; Image=Image(: ,:,1); [N M]=size(Image); bin_Image=zeros(N,M); for i=1:N; for j=1:M;

if Image(i,j)>0.7;

bin_Image(i,j)=1; else bin_Image(i,j)=0; end; end; end

filter_Imagine=strel('disk',1,0); bin_Image=imerode(bin_Image,filter_Imagine); bin_Image=imdilate(bin_Image,filter_Imagine); [binar_Objects num_Objects]=bwlabel(bin_Image,8);

position_Structure=regionprops(binar_Objects,'Centroid,,,Area,,,PixelIdxList,,,Pix-elList');

for zetta=1 :num_Objects

centr_Position(zetta,:)=((centr_Location_True(1, 1 )-position_Struc-ture(zetta,1).Centroid(1,1))A2+(centr_Location_True( 1,2)-position_Struc-ture(zetta,1).Centroid(1,2))A2)A0.5 ; end

[center_Line center_Index]=min(centr_Position); figure();

imshow(Image2) for zetta=1 :num_Objects for thetta=1:points_Found

find_Equal(thetta,:)=((position_Structure(zetta,1 ).Centroid( 1,1)-points_Posi-tion(thetta, 1 ))A2+(position_Structure(zetta,1).Centroid( 1,2)-points_Posi-tion(thetta,2))A2)A0.5; end

[equal_Elemet equal_Index]=min(find_Equal); find_Equal=[]; if equal_Elemet<10

dimensions_matrix(zetta,:)=equal_Elemet;

distantion_Center=((position_Structure(center_Index,1).Centroid( 1,1)-posi-tion_Structure(zetta, 1).Centroid(1, 1 ))A2+(position_Structure(center_Index,1).Cen-troid(1,2)-position_Structure(zetta,1).Centroid(1,2))A2)A0.5; local_High=(distantion_Center*13.1)/Lines(equal_Index); true_High=( 13.1 -local_High)* 10; true_High=roundn(true_High,-1 ); if true_High<0&&position_Structure(zetta, 1).Area<points_Area(equal_Index, 1 ) str=num2 str(true_High); text_Nubmer_Name(zetta)=... text(round(position_Structure(zetta, 1 ).Centroid( 1, 1 )),round(position_Struc-ture(zetta,1).Centroid(1,2)),str); set(text_Nubmer_Name(zetta), 'Color','r','FontUnits', 'normalized','FontSize',0.03)

else if distantion_Center<Lines(equal_Index)&&position_Struc-ture(zetta,1).Area>points_Area(equal_Index,1) str=num2str(true_High); text_Nubmer_Name(zetta)=... text(round(position_Structure(zetta, 1 ).Centroid( 1, 1 )),round(position_Struc-ture(zetta,1).Centroid(1,2)),str); set(text_Nubmer_Name(zetta), 'Color','m','FontUnits', 'normalized','Font-Size',0.03) else

str=num2str(true_High);

text_Nubmer_Name(zetta)=... text(round(position_Structure(zetta, 1 ).Cen-troid(1, 1 )),round(position_Structure(zetta, 1).Centroid(1,2)),str); set(text_Nubmer_Name(zetta), 'Color','b','FontUnits', 'normalized','FontSize',0.03)

end end else end end

Приложение 5. Листинг программы сравнения алгоритмов определения центра масс и взвешенного центра масс

clc; clear; close all; I = imread('spheres.png'); imshow(I) [N M]=size(I); bin_Image=zeros(N,M); for i=1:N; for j=1:M; if I(i,j)<255;

bin_Image(i,j)=1; else bin_Image(i,j)=0; end; end; end;

bw=bin_Image;

bw = imfill(bw, 'holes');

L = bwlabel(bw,8);

imshow(label2rgb(L, @jet, [.7 .7 .7]))

s = regionprops(L, 'PixelIdxList', 'PixelList','Centroid');

imshow(I)

hold on

for k = 1:numel(s) idx = s(k).PixelIdxList; pixel_values = double(I(idx)); sum_pixel_values = sum(pixel_values); x = s(k).PixelList(:, 1); y = s(k).PixelList(:, 2);

xbar = sum(x .* pixel_values) / sum_pixel_values;

ybar = sum(y .* pixel_values) / sum_pixel_values; plot(xbar, ybar, '*')

plot(s(k).Centroid( 1,1),s(k).Centroid( 1,2),'o', 'Color','r') end

hold off

Приложение 6. Листинг программы-учителя, использующего алгоритм поиска взвешенного центра масс

clear; clc; close all; for count=1:5

eval(['teacher' num2str(count) '.Lines' num2str(count) '=[]']); [file_Name file_Path]=uigetfile('*.png','open','/Users/s7ven/Docu-ments/MATLAB/diploma/results9-1/'); if file_Name~=0 q=[file_Path file_Name]; Image=imread(q); Image2=Image; end;

Image=double(Image)./255; Image=Image(: ,:,1); [N M]=size(Image); bin_Image=zeros(N,M); num_Centr=0; for i=1:N; for j=1:M;

if Image(i,j)>0.7;

bin_Image(i,j)=1; else bin_Image(i,j)=0; end; end; end;

filter_Imagine=strel('disk',1,0);

bin_Image=imerode(bin_Image,filter_Imagine);

bin_Image=imdilate(bin_Image,filter_Imagine);

bin_Center_Poly=roipoly(Image2); bin_Center=bin_Cen-

ter_Poly&bin_Image;

close;

center_Loc=bwlabel(bin_Center,8);

centr_Position=regionprops(center_Loc,'Centroid','PixelIdxList', 'PixelList'); idx = centr_Position(1).PixelIdxList; pixel_values = double(Image(idx)); sum_pixel_values = sum(pixel_values); x = centr_Position(1).PixelList(:, 1); y = centr_Position(1).PixelList(:, 2);

x_Weight_Center= sum(x .* pixel_values) / sum_pixel_values; y_Weight_Center= sum(y .* pixel_values) / sum_pixel_values; eval(['teacher' num2str(count) '.centr_Location' num2str(count) '(1,1)' '=x_Weight_Center']);

eval(['teacher' num2str(count) '.centr_Location' num2str(count) '(1,2)' '=y_Weight_Center']);

[binar_Objects num_Objects]=bwlabel(bin_Image,8);

position_Structure=regionprops(binar_Objects,'Centroid','Area','PixelIdxList','Pix-elList');

for zetta=1 :num_Objects idx = position_Structure(zetta,1).PixelIdxList; pixel_values = double(Image(idx)); sum_pixel_values = sum(pixel_values); x = position_Structure(zetta,1).PixelList(:, 1); y = position_Structure(zetta,1).PixelList(:, 2); x_Weight = sum(x .* pixel_values) / sum_pixel_values; y_Weight = sum(y .* pixel_values) / sum_pixel_values; eval(['teacher' num2str(count) '.points_Position' num2str(count) '(zetta,1)' '=x_Weight']);

eval(['teacher' num2str(count) '.points_Position' num2str(count) '(zetta,2)' '=y_Weight']);

eval(['teacher' num2str(count) '.side_Point' num2str(count) '(zetta,:)' '=posi-tion_Structure(zetta, 1).Area']); end

eval(['teacher' num2str(count) '.points_Found' num2str(count) '=num_Objects']);

teacher1 .points_Found 1 =num_Obj ects;

string1='teacher';

string2=num2str(count);

string3='.mat';

name_F ile_Saved=strcat(string 1 ,string2,string3); name_struct_Saved=strcat(string 1 ,string2); save(name_File_Saved,'- struct',name_struct_Saved); end

Приложение 7. Листинг программы оценки планшетности проката с доработанной визуальной частью

clear; clc; close all; load('teacher.mat');

[file_Name file_Path]=uigetfile('*.png','open','/Users/s7ven/Docu-ments/MATLAB/diploma/results9-1/'); if file_Name~=0 q=[file_Path file_Name]; Image=imread(q); Image2=Image; end;

Image=double(Image)./255; Image=Image(: ,:,1); [N M]=size(Image); bin_Image=zeros(N,M); for i=1:N; for j=1:M;

if Image(i,j)>0.7;

bin_Image(i,j)=1; else bin_Image(i,j)=0; end; end; end

filter_Imagine=strel('disk',1,0); bin_Image=imerode(bin_Image,filter_Imagine); bin_Image=imdilate(bin_Image,filter_Imagine); [binar_Objects num_Objects]=bwlabel(bin_Image,8);

position_Structure=regionprops(binar_Objects,'Centroid','Area','PixelIdxList','Pix-elList');

for zetta=1 :num_Objects idx = position_Structure(zetta,1).PixelIdxList; pixel_values = double(Image(idx)); sum_pixel_values = sum(pixel_values); x = position_Structure(zetta,1).PixelList(:, 1); y = position_Structure(zetta,1).PixelList(:, 2); x_Weight_Center = sum(x .* pixel_values) / sum_pixel_values; y_Weight_Center = sum(y .* pixel_values) / sum_pixel_values; centr_Position(zetta,:)=((centr_Location_True(1, 1 )-x_Weight_Cen-ter)A2+(centr_Location_True( 1,2)-y_Weight_Center)A2)A0.5 ; end

[center_Line center_Index]=min(centr_Position); idx = position_Structure(center_Index,1).PixelIdxList; pixel_values = double(Image(idx)); sum_pixel_values = sum(pixel_values); x = position_Structure(center_Index,1).PixelList(:, 1); y = position_Structure(center_Index,1).PixelList(:, 2); x_Weight_Center = sum(x .* pixel_values) / sum_pixel_values; y_Weight_Center = sum(y .* pixel_values) / sum_pixel_values; massive_Const=1 ; for zetta=1 :num_Objects if zetta~=center_Index idx = position_Structure(zetta).PixelIdxList; pixel_values = double(Image(idx)); sum_pixel_values = sum(pixel_values); x = position_Structure(zetta).PixelList(:, 1); y = position_Structure(zetta).PixelList(:, 2); x_Weight = sum(x .* pixel_values) / sum_pixel_values; y_Weight = sum(y .* pixel_values) / sum_pixel_values; for thetta=1:points_Found

find_Equal(thetta,:)=((x_Weight-points_Position(thetta, 1 ))A2+(y_Weight-points_Position(thetta,2))A2)A0.5; end

[equal_Elemet equal_Index]=min(find_Equal); find_Equal=[]; if equal_Elemet<10

dimensions_matrix(zetta,:)=equal_Elemet;

distantion_Center=((x_Weight_Center-x_Weight)A2+(y_Weight_Center-y_Weight)A2)A0.5; local_High=(distantion_Center*13.1)/Lines(equal_Index); true_High=( 13.1 -local_High)* 10; true_High=roundn(true_High,-1); if true_High<0 true_High=0; else end

xX(massive_Const,: )=x_Weight; yY(massive_Const,: )=y_Weight; zZ(massive_Const,: )=true_High; massive_Const=massive_Const+1; else end else end end

xX(1)=[]; yY(1)=[]; zZ(1)=[];

set(0,'DefaultAxesFontSize',14,,DefaultAxesFontName,,,Times New Roman'); set(0,'DefaultTextFontSize',14,,DefaultTextFontName,,,Times New Roman'); figure('Units', 'normalized', 'OuterPosition', [0 0 1 1]); xi = linspace(min(xX),max(xX),200);

yi = linspace(min(yY),max(yY),200);

[X Y] = meshgrid(xi, yi);

Z = griddata(xX,yY,zZ, X,Y, 'cubic');

surf(X,Y,Z,'FaceAlpha',0.7)

colormap(hsv);

shading interp

colorbar;

title('Рузельтаты');

xlabel( 'Длина' ); ylabel( 'Ширина' );

zlabel('Высота')

[max_High_Z max_High_Index]=max(zZ); max_High_X=xX(max_High_Index); max_High_Y=yY(max_High_Index); string1='Максимальная амплитуда='; string2=num2str(max_High_Z); write_High=strcat(string 1 ,string2);

text(max_High_X, max_High_Y, max_High_Z,write_High, 'Color', 'b');

hT1=axis;

hT1(6)=hT1(6)*5;

axis('manual')

axis(hT1)