Система управления качеством на основе технического зрения применительно к технологическому процессу накатки резьбы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Русинов, Евгений Михайлович

• Русинов, Евгений Михайлович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Русинов, Евгений Михайлович

Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Описание и анализ технологического процесса накатки резьбы

1.2 Принцип построения систем управления технологическими объектами

1.3 Обзор способов автоматических измерений и контроля геометрических объектов

1.4 Обзор способов автоматического управления

1.5 Принцип параметрической оптимизации систем управления

1.6 Постановка задач исследования

Глава 2 Синтез системы активного контроля

2.1.1 Постановка и решение задачи исследования параметров технологического процесса накатки резьбы, позволяющих воздействовать на технологический процесс методом активного контроля

2.1.2 Постановка и решение задачи определения точности изменений диаметра резьбы телевизионным методом

2.1.3 Постановка и решение задачи повышения точности телевизионного метода при измерении диаметра резьбы

2.1.4 Ошибки телевизионного метода при измерениях и контроле

2.1.5 Определение точности измерений диаметра резьбы телевизионным методом измерений и контроля крупногабаритных объектов

2.1.6 Повышения точности телевизионного метода измерений методом фильтрации флуктуационной помехи

2.1.7 Постановка задачи синтеза телевизионной измерительной системы диаметра резьбы

2.1.8 Алгоритм решения задачи синтеза телевизионной измерительной системы диаметра резьбы

2.2 Синтез системы автоматического прогнозирующего допускового контроля диаметра резьбы

2.2.1 Исследование нестабильности диаметра резьбы методом активного допускового контроля

2.2.2 Способ автоматического прогнозирующего допускового контроля

2.2.3 Постановка и решение задачи стабилизации технологического процесса накатки резьбы методом автоматического прогнозирующего допускового контроля

2.2.4 Алгоритм синтеза системы АПДК

2.3 Синтез системы автоматического управления исполнительным механизмом настройки технологического процесса накатки резьбы

2.3.1 Функциональная схема системы активного контроля и принцип действия системы автоматического управления технологического процесса накатки резьбы

2.3.2 Постановка и решение задачи по определению данных на разработку метода автоматического управления исполнительным механизмом настройки резьбонакатного инструмента станка

2.3.3 Постановка задачи синтеза системы автоматического управления исполнительным механизмом настройки резьбонакатного станка

2.3.4 Постановка задачи и разработка передаточного механизма САУИМ

2.3.5 Пстановка и решение задачи выбора электродвигателя САУИМ

2.3.6 Синтез передаточной функции САУИМ

2.3.7 Настройка САУИМ

2.3.8 Постановка и решение задачи оптимизации САУИМ по точности отработки управляющего воздействия

2.3.9 Алгоритм оптимизации САУИМ по критерию минимальной ошибки отработки управляющего воздействия

2.3.10 Анализ параметров оптимальной САУИМ настройки резьбонакатного станка

Глава 3 Техническая реализация системы управления качеством на основе технического зрения применительно к технологичекому процессу накатки резьбы

3.1.1 Конструктивные особенности системы управления качеством

3.1.2 Алгоритм программы работы ЭВМ СТЗ

Глава 4 Экспериментальные исследования

4.1.1 Настройка установки

4.1.2 Исследование процесса измерения диаметра резьбы при работе видеокамер СТЗ в режиме насыщения оптико-электронного преобразователя

4.1.3 Постановка и решение задачи экспериментального определения точности измерений и быстродействия контроля диаметра резьбы при работе СТЗ в режиме насыщения оптико-электронного преобразователя

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система управления качеством на основе технического зрения применительно к технологическому процессу накатки резьбы»

Управление качеством промышленной продукции является важнейшей проблемой современного машиностроения. Внедрение систем автоматического управления в технологические процессы механической обработки деталей позволяет улучшить качество обработки, повысить производительность труда, уменьшить производственный брак. Потребность применения систем управления качеством проявляется особенно остро в массовом производстве.

Герметичные штампованные изделия, выпускаемые машиностроительной промышленностью серийно, должны быть непроницаемыми по отношению к внешней среде, поэтому их резьбовые соединения должны быть плотными надежными и компактными. Но значительная часть деталей таких изделий не удовлетворяет техническим требованиям по величине диаметра резьбы и поступает в брак. Причина брака - в нестабильности технологического процесса накатки резьбы.

Известные системы управления не позволяют стабилизировать технологический процесс накатки, так как к системе управления качеством накатки резьбы предъявляется высокие требования по точности быстродействию и стоимости. Решение этой сложной проблемы появилось с применением систем управления на основе технического зрения. Но для этого потребовалось разработать метод повышения точности систем технического зрения (СТЗ), а также метод повышения точности систем автоматического управления.

Диссертационная работа выполнялась для ОАО "Производственное объединение Тамбовмаш". Регистрационный номер договора 68/90, название 6

- "Создание автомата бесконтактного контроля размеров диаметра резьбы штампованных деталей", а также для Московского государственного технического университета "МАМИ". Регистрационный номер договора 11/94, название - "Разработка оптико-электрических систем измерений и контроля формы изделий в процессе их изготовления".

Научную новизну представляют постановки и решения задач повышения точности позиционных систем управления и телевизионных измерительных систем, а также постановка и решение задачи повышения оперативности автоматического контроля, задержанного по времени. На основе решения задач разработаны новые методы синтеза телевизионных измерительных систем, систем автоматического допускового контроля с задержкой по времени и оптимальных позиционных систем управления.

Практическую ценность представляют разработанные алгоритмы: повышения точности телевизионных измерительных систем; повышения оперативности систем задержанного автоматического допускового контроля; повышения точности позиционных систем управления, при подаче управляющего сигнала по каналу возмущения; которые обеспечивают разработку систем управления качеством на основе технического зрения при высокой оперативности и точности контроля и управления.

Установка автоматизированного допускового контроля диаметра резьбы, принятая к в ОАО "Тамбовмаш", облегчает труд операторов -контролеров, снижает влияние субъективного фактора на качество контроля, повышает производительность труда на операции контроля на 50%.

Цель работы - разработка и техническая реализация системы управления качеством на основе технического зрения применительно к 7 технологическому процессу накатки резьбы. В связи с этим были поставлены и решены следующие задачи:

1. Определение параметров наблюдаемости и управляемости технологического процесса накатки резьбы.

2. Разработка метода синтеза телевизионной измерительной системы, повышенной точности, для измерений внешнего и внутреннего диаметра резьбы и других поверхностей, имеющих профиль сложной конфигурации.

3. Разработка метода синтеза автоматического контроля нестабильности технологического процесса накатки резьбы тонкостенных корпусов и обечаек.

4. Разработка метода синтеза оптимальной, позиционной системы управления коррекцией технологического процесса накатки резьбы.

5. Техническая реализация метода синтеза телевизионной измерительной системы, системы задержанного автоматического контроля и оптимальной позиционной системы управления.

Диссертация состоит из введения, 4 глав и приложения.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)», Русинов, Евгений Михайлович

Выводы:

В результате экспериментальных исследований процесса измерений и контроля диаметра резьбы установлено, что разработанный телевизионный метод измерений и контроля геометрических размеров крупногабаритных объектов является решением задачи автоматических измерений и контроля диаметра резьбы, так как экспериментально подтвержденные точность измерений - 8=±0.055 мм и быстродействие контроля - Б=3 с на одну резьбу удовлетворяют требованиям метода активного контроля, реализуемого в системе управления качеством на основе технического зрения.

132

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Русинов, Евгений Михайлович, 1999 год

1. Авторское свидетельство -СССР, №849968, 23.07.81 .-Бюл.№27.

2. Алексеенко А.Г. Применение прецизионных аналоговых интегральных схем.-М.: Советское радио, 1980,- 222 с.

3. Андреев НИ. Корреляционная теория статически оптимальных систем.М. :Наука, 1966,- 459 с.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора машиностроителя . Том 1.-М.: Машиностроение, 1982.- 729 с.

5. Артобалевский И.И. Теория механизмов и машин.-М.: Высшая школа, 1975.-587 с.

6. Анисимов В.В., Злобин В.К. Распознавание и цифровая обработка изобкажений.-М. .Высшая школа, 1983.-294 с.

7. Баранов В.В. и др. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств: Справочник.-М.:Радио и связь, 1986.-359 с.

8. Бозров Б.М. Технологические основы самонастроивающихся станков.-М.: Машиностроение, 1978.-216 с.

9. Башарин А.В. Примеры расчетов автоматизтрованного электропривода. -М. Энергия, 1972.- 468 с.

10. Березин Л.В., Вейцель В.А. Теория проектирования радиосистем.-М.: Советское радио, 1977.-468 с.

11. Бесекерский В.А. Динамический синтез систем автоматического регулирования.-М : Наука, 1970. -585 с.

12. Бодров В.И., Матвейкин В.Г., Русинов Е.М. Способ ориеггарования видеокамер, при измерении параметров крупногабаритных объектов: Патент на изобретение.-РФ, №2082084,20.06.97.-Бюл.№21.

13. Бодров В.И., Матвейкин В.Г., Русинов Е.М. Разработка отико -электронных систем измерений и контроля формы изделий в процессе их изготовление: Отчет по НИР,- Тамбов: ТГТУ, 1994.-75 с.

14. Борисов Ю.П., Пенин ПИ. Основы многоканальной передачи информации.-М.:Связь, 1967.-434 с.

15. Брайсон Л., Хо Ю-ши. Прикладная теория оптимального управления. -М.:Мир, 1972.-543 с.

16. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления ,-М. .Наука, 1965. -474 с.

17. Быков P.E., Сигалов В.М., Эйсенгардт Г. А. Твлевидение.-М.:Высшая школа, 1988.-247 с.

18. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том 1.- .-М.:Советсткое радио, 1972.-744 с.

19. Василенко Г.И. Теория восстановления сигналов.-М.: Советское радио, 1979.-268 с.

20. Варшавер Б.А. Расчет и проектирование импульсных усилителей -М.:Выешая школа, 1977 334 с.

21. Васильев С.К., Захаров В Н., Прохоров Ю.В. Кибернетика в системах военного назначения.-М.Юборонгиз, 1979.-262 с.

22. Васильев В.И. Распознающие системы: Справочник .-Киев.:Наукова думка, 1983.-422 с.

23. Вентцель Е С. Теория вероятностей.-М.Наука, 1969,- 574 с.

24. Волосов С.С., Гейлер З.Ш. Управление качеством продукции средствами активного контроля.-М.".Издательство стандартов, 1982,- 262 с.134

25. Vorobyov Y.V., Rusinov E.M. Quick Infoimation Measuring System of Machineal Surface Tecnological Detects. 6-th Sumposium on information control problems in manufacturing tecnology.- Madrid, September 26-29, 1989.-p.208.

26. Высоцкий A.B., Соболев М.П., Этингоф М.И. Активный контроль в металлообработке.-М.:Издательство стандартов, 1979.-175 с.

27. Гнедко Б.В. Курс теории вероятностей.-М. .Наука, 1988.- 446 с.

28. Горелик A.JL, Скрипкин В.А. Построение систем распознования-М.:Советское радио, 1974,- 222 с.

29. Голография. Под ред. Гинзбург В.М. -М.:Советское радио,1974.-375 с.

30. Горлаг А.А., Минц М.Я., Чуйков В.Н. Цифровая обработка сигналов.-Киев.:Техника, 1985.- 250 с.

31. Гуркович И.С. Защита ЭВМ от внешних номех.-М: Энергия, 1975,- 158 с.

32. Дмитрова М. Схемы на триггерах.-Л.:Энергоатомиздат, 1990,- 95 с.

33. Дроздов Н.В., Мирошник И.В., Скорубский И.В. Системы автоматического управления с микро- ЭВМ.- Ленинград: Машиностроение, 1989.-281 с.

34. Дубикович В.М. Построение систем автоматического регулирования.-Минск:Наука и техника, 1973 187 с.

35. Дудников Е.Г., Левин А.А. Промышленные автоматизированные системы управления .-М: Энергия, 1973,- 181 с.

36. Егоров К.В. Теория автоматического регулирования.-МЭнергия, 1967.538 с.

37. Егоров А.Е., Азаров Г.Н., Коваль А.В. Исследование устройств и систем автоматики.-Харьков:Венца школа, 1986 235 с.

38. Ермолов И.Н., Осмонин Ю.А. Методы и средства неразрушающего контроля.-М.:Высшая школа, 1988,- 367 с.

39. Зверев В.А. Радиооптика-М.:Советское радто, 1975,- 301 с.135

40. Иванов М.Н. Детали машин-М.:Высшая школа, 1984 335 с.

41. Камера телевизионная УКО.Р-350: Техническое описание.-Л. : НПО "Электроника", 1983,- 20 с.

42. Катыс Г.П. Объемное и квазиообъемные представление информации.-М.: Энергия, 1975,- 365 с.

43. Кафаров В.В., Мешал кип В.П., Гурьева Л.В. Оптимизация теплообменных процессов и систем.-М.:Энергоатомиздат, 1988.-191 с.

44. Квантовая электроника. Под ред. Ахматова С.А., Жаботинского М.В. М.:Издательство "Советская энциклопедия", 1969.- 431 с.

45. Кобринский А.Е., Кобринский М.Е. Киберненика в управлении промышленностью.-М.:Энергия, 1967,- 357 с.

46. Кольер Р., Берхардт К., Лин Л. Оптическая голография ,-М.:Мир, 1973,686 с.

47. Колосов В.Г., Милехин В.Ф. Проектирование узлов и систем автоматики и вычислительной техники.-Л.:Энергоатомиздат, 1983,- 255 с.

48. Компьютер обретает разум.Под ред. Стефанюка В.Л. -М. :Мир, 1990,228 с.

49. Кондратьев А.Г., Лукин М.И. Техника промышленного телевидения .-Л/.Лениздаг, 1978 501 с.

50. Кудрявцев В.И., Державец Ю.А., Глухарев Е.Г. Конструкция и расчет зубчатых редукторов.-М.Машиностроение, 1971,- 371 с.

51. Кулаков Г.Т. Инженерные экспресс методы расчета систем регулирования.-Ми1!ск:Высшая школа, 1982.-191 с.

52. Львовский E.H. Статические методы построения эмпирических формул.-М.:Высшая школа, 1982,- 223 с.

53. Матвейкин В.Г., Русинов Е.М. Метрологические особенности реализации телевизионного метода измерений и контроля геометрических размеров крупногабаритных объектов: Тезисы доклада.

54. Международная конференция "Распознавание 95".-Курск,1995.-С.266.

55. Мееров М.В., Литвак Б.А. Оптимизация систем многосвязного управления -М.:Наука, 1972,- 344 с.

56. Мерризм К.У. Теория оптимизации.-М.:Мир, 1967.- 549 с.

57. Методы электрических измерений. Пол ред. Цветкова Э.И. .-Л.:Энергоатомиздат, 1990,- 287 с.

58. Моисеев H.H. Численные методы и теория оптимизации систем.-М.:Наука, 1981.-411 с.

59. Невельсон М.С. Автоматическое управление точностью обработки на металлорежущих станках.-Л.Машиностроение, 1982.- 184 с.

60. Пасынков В В. и др. Полупроводниковые приборы.-М.: Высшая школа, 198 L- 430 с.

61. Перельмутер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока.-М.:Эиергоатомиздат, 1988,- 302 с.

62. Петров В.В., Усков A.C. Информационная теория синтеза систем оптимального контроля и управления.-М.:Энергия, 1975.- 230 с.

63. Полоник B.C. Телевизионные автоматические устройства. -М.: Связь, 1974.-215 с.

64. Пресс Ф.П. Формирователи видеосигналов на приборах с зарядовой связью.-М.:Радио и связь, 1981,- 135 с.

65. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Под ред. Клюева В.В. -М. Машиностроение, 1986.-487 с.

66. Применение интегральных микросхем: Справочник. Под ред. Файзулаева Б.Н., Тарабрина Б.В.-М.:Радио и связь, 1986.- 380 с.

67. Проектирование микроэлектронных цифровых устройств. Под ред. Майорова С.А.-М.:Советское радио, 1977.- 269 с.137

68. Пропшн А.А. Синтез оптимальных подналадочных систем на ЭВМ:Дис. к.т.н. -М.:НИИмаш, 1987.- 127 с.

69. Прядкина А.К. Применение АСУТП за рубежом. -М.: Энергия, 1970,173 с.

70. Пустынский И.Н., Титов B.C., Широбакина Г А. Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микро процессороми.-М.:Энергоатомиздат, 1990.- 78 с.

71. Пытьев ЮЛ. Математические методы интерпретации эксперимента-М.:Высшая школа, 1989,- 351 с.

72. Расчет автоматических систем. Под ред. Фатеева А.В.~М.:Высшая школа, 1973.- 335 с.

73. Руководство по проектированию систем автоматического управления. Под ред. Бесекерского В.А. -М: Высшая школа, 1983 295 с.

74. Русинов ЕМ, Телевизионный метод измерений геометрических размеров крупногабаритных объектов.-ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1990, №12.-104 с.

75. Русинов Е.М. Телевизионный способ измерений геометрических размеров объектов кольцевой формы: Авторское свидетельство. -СССР,№1657960, 23.06.91 .-Бюл.№23.

76. Русинов Е.М. Телевизионный способ измерений геометрических размеров крупногабаритных объектов: Авторское свидетельство.-СССР,№1820208, 07.06.93.-Бюл.№21.

77. Русинов Е.М. Проблема стабилизации диаметра резьбы.-Вестник-Тамбов:Издательство ТГТУ, 1996,-Том 2, №1-2.- С. 302.

78. Рыфтин Я.А. Телевизионная система.-М.:Советское радио,1977.-279 с.

79. Селиванов М.Н., Фридман A.G., Кудряшова Ж.Ф. Качество измерений. -Л.:Лениздат, 1987,- 294 с.138

80. Системы технического зрения. Отв.ред. Охоцимский Д.В.-М.:Наука, 1991.- 281 с.

81. Системные методы проективного САУ. Под ред. Петрова Б.Н. М.: Машиностроение, 1967 702 с.

82. Системы технического зрения. Под ред. Писаревского А.Н., Чернявского А.Ф. -Л.-.Высшая шкода, 1988 422 с.

83. Системы технического зрения. Под ред.Сырямкина В.И., Титова В.С.Томск, МГП "Раско", 1993.- 366 с.

84. Справочник по основам радиолокационной техники. Под ред. Дружинина В.В.-М.:Воениздат, 1977.-766 е.

85. Справочник по телевизионной технике. Под ред. Катаева С.И.-Том 2.-М.:Энергоатомиздат, 1972,- 615 с.

86. Стефани Е.П. Основы построения АСУТП. -М.:Высшая школа, 1982.345 с.

87. Теория автоматического регулирования. Под ред. Солодовникова В.В.-Книга 1.-М.Машиностроение, 1967,- 767 с.

88. Технический контроль в машиностроении Под ред. Чупырина В.Н. -М. Машиностроение, 1987.-511 с.

89. Технологический процесс изготовления металических деталей. Под ред. Павлова А.К. Издательство "Тамбовмаш", 1980.-85 с.

90. Технические средства диагностирования. Под ред. Клюева В.В.-М.: Машиностроение, 1989.-671 с.

91. Технологическое обеспечение качества в машиностроении. Под ред. Бурдуна Г.Д. и Волосова С.С. -М.Машиностроение, 1975,- 279 с.

92. Уваров A.B. Методы и средства автоматического контроля резьб массовых изделий. Обзор ЦНИИТИ и ТЭИ, 1978.-С20-23.

93. Федотов A.B. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. -М.:Машиностроение, 1976 172 с.139

94. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 1. -М.:Мир, 1967 498 с.

95. Фельдбаум A.A. Основы теории оптимальных автоматических систем. -М. .Наука, 1967.- 523 с.

96. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. -М.:Мир, 1988,- 620 с.

97. Харкевич A.A. Избранные труды. Том 3. -М.:Наука, 1973,- 523 с.

98. Хафман Д. Теория измерений и обеспечение качества. М.:Энергоатомиздат, 1983,- 470 с.

99. Чернов Г., Мозес Л. Элементарная теория статистических решений. -М.:Советское радио, 1962,- 404 с.

100. Чертов А.Г. Единицы физических величин. -М.:Высшая школа, 1977,286 с.

101. Чудов В.А., Цидулько Д.В., Фрейдгейле Н.И. Размерный контроль в машиностроении. -М.'.Машиностроение, 1982,- 328 с.

102. Электронно механические измерительные системы автоматического приемочного контроля: Рекламный проспект.-Херсон: НПО "Прибор", 1984.-4 с.

103. Электротехнический справочник. Под род. Герасимова В Г. Том 2-М.:Энергоатомиздат, 1986,- 711 с.

104. Энгельс Ф. Диалектика природы. -М. .Издательство политической литературы, 1969,- 510 с.

105. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике. М.:Государственное издательство физико математической литературы, 1963,- 847 с.140