автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация контрольно-измерительных операций при производстве крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения

На правах рукописи

СЮ3480267

КОСАРЕВСКИЙ Сергей Владимирович

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ АТОМНОГО ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ

Специальность 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

2 2 0 КТ ^

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург — 2009

003480267

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» в Санкт-Петербургском институте машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Зубарев Юрий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Максаров Вячеслав Викторович

кандидат технических наук, доцент Розовский Борис Яковлевич

Ведущая организация:

ОАО «Научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения» (НИТИ «Энергомаш»)

Защита состоится 16 ноября 2009 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.244.01 при Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Миллионная, дом 5, ауд. 301.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета.

Автореферат разослан 15 октября 2009 г. Учёный секретарь

диссертационного совета

Иванова И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации представлены средства и методы автоматизации контрольно-измерительных операций при производстве крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения. Суть работы составляют: автоматизация метода измерений крупногабаритных деталей на координатно-измерительных машинах (КИМ); программный комплекс контроля позиционных отклонений деталей на основе этого метода и исследования точностных характеристик его работы. В диссертации представлены методы автоматизации работы с программным обеспечением КИМ Calypso, позволяющие интегрировать разработанный программный комплексе программным обеспечением КИМ и расширить его функциональную полноту. В работе предложены математические модели и комплекс экспериментов для автоматической оценки влияния скорости сканирования на КИМ на точность измерения крупногабаритных резьб. Результаты исследования ориентированы на применение машинных методов обработки данных на контрольно-измерительных операциях.

Актуальность темы. Атомное энергомашиностроение — одна из передовых отраслей современной промышленности, а эффективность эксплуатации и изготовления деталей АЭС зависит от степени автоматизации их контроля. В настоящее время контроль таких деталей занимает весьма значительное время, требует применения специальных приспособлений и в ряде случаев не автоматизирован. Применение современных измерительно-вычислительных комплексов на основе ПК позволит автоматизировать контрольно-измерительные операции, отказаться от применения дорогостоящих специальных приспособлений, значительно сократить время контроля и оперативно влиять на точность изготовления, тем самым увеличить надёжность и долговечность эксплуатации АЭС. Автоматизация контрольно-измерительных операций широкой номенклатуры деталей, в том числе и прецизионных, может быть выполнена на одном универсальном координатном измерительно-вычислительном комплексе (ИВК). В связи с вышеизложенным, автоматизация контрольно-измерительных операций при производстве крупногабаритных деталей для атомного энергомашиностроения является решением актуальной научной задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Работа выполнена в соответствии с Постановлением Правительства РФ от б октября 2006 г. № 605 О Федеральной целевой программе «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 г». Работа награждена грантом Правительства Санкт-Петербурга per. № 3.4/15-04/001.

Целью диссертационной работы является создание средств и методов, обеспечивающих автоматизацию контрольно-измерительных операций при производстве крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения, с помощью программных средств для современных координатных ИВК. Для достижения этой цели требуется решить следующие задачи:

1. Разработать метод автоматизации контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на базе программного обеспечения Calypso, позволяющий выполнять измерение деталей, габариты которых превосходят диапазон измерения координатно-измерительных машин (КИМ).

2. Создать программный комплекс для автоматизации контроля позиционных отклонений на КИМ с применением перебазирования, расширяющий функциональную полноту программного обеспечения КИМ.

3. Смоделировать характеристики точности контроля позиционных допусков деталей на КИМ.

4. Разработать методики автоматизации работы с программным обеспечением КИМ, позволяющие повысить производительность контроля деталей.

5. Выявить проблемы, возникающие при контроле крупногабаритных резьб атомного энергомашиностроения, с целью указать слабые места существующих методов и стандартов.

6. Разработать математическую модель для автоматической оценки влияния скорости сканирования на КИМ на точность измерения резьб.

Научная новизна работы

1. Разработан метод автоматизации технологии контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на базе программного обеспечения Calypso.

2. Создан и опробован автоматизированный программный комплекс на ПК для оценки точности контроля позиционных допусков.

3. На основе созданной математической модели и результатов экспериментальных исследований точности базирования резьбовых калибров большого диаметра на приборах измерения профиля, определены границы применимости данного вида приборов к задачам измерения резьб.

4. Разработана математическая модель оценки влияния скорости сканирования крупногабаритных резьб на точность измерения их внутреннего диаметра, что позволяет автоматически оценивать точность измерений при сканировании.

5. Разработана методика автоматизации операций контроля крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения на КИМ.

Методы исследования. Методологические и теоретические основы исследования базируются на научных трудах отечественных и зарубежных авторов в областях теоретической и прикладной технологии машиностроения, автоматизации производства, прикладной метрологии, математической статистики и теории вероятностей. Разработка программных модулей осуществлялась методами структурного и объектно-ориентированного программирования. Экспериментальные исследования выполнялись с применением современных координатно-измерительных комплексов.

Достоверность и обоснованность. Достоверность результатов исследования подтверждается согласованностью теоретических зависимостей с результатами экспериментов и работоспособностью деталей и изделий, к которым были применены методы, разработанные в данной работе.

Положения, выносимые на защиту

1. Разработанный метод автоматизации технологии контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на базе программного обеспечения Calypso.

2. Предложенные методики автоматизации работы с программным обеспечением Calypso, позволяющие повысить производительность контроля деталей на КИМ.

3. Разработанный автоматизированный программный комплекс для контроля позиционных допусков отверстий крупногабаритных деталей с помощью координатно-измерительной техники на основе существующих методов и исследование точностных характеристик одного из них.

4. Созданная математическая модель оценки точности базирования резьбовых калибров на приборах измерения профиля и её влияние на точность измерения шага резьбы на данных приборах.

5. Созданная математическая модель и полученные экспериментальные данные по влиянию скорости сканирования крупногабаритных резьб на точность измерения их внутреннего диаметра.

6. Проведённый комплекс экспериментальных исследований по деформации калибров-колец большого диаметра при их контроле с помощью неполных непроходных гладких калибров-пробок.

Практическая ценность

1. Разработан автоматизированный метод контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ.

2. Разработаны методы автоматизации работы с программным обеспечением КИМ Calypso.

3. Создан программный комплекс для контроля позиционных допусков отверстий в корпусных деталях с перебазированием на КИМ.

Реализация результатов исследований

1. Разработанный метод контроля крупногабаритных деталей на КИМ с перебазированием внедрён на ОАО «Ижорские заводы», что позволило отказаться от изготовления специального приспособления для контроля деталей.

2. Разработанный программный комплекс для расчёта позиционных отклонений GeomFit используется на предприятии атомного энергомашиностроения ОАО «Ижорские заводы» при сдаче изделий заказчику, что подтверждается документами о внедрении.

3. Разработанный план контроля для программного обеспечения КИМ Calypso используется на ОАО «Ижорские заводы» для выполнения измерений крупногабаритных деталей с перебазированием, что подтверждается документами о внедрении.

Апробация работы. Основные положения научной работы докладывались на: I международном форуме молодых учёных (Ижевск, 2008); конференции «Современные технологические направления в механообрабатывающем производстве» (Санкт-Петербург, 2008); IV международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 2008); IX международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (Пенза, 2008); I международной конференции «Трёхмерная визуализа-

ция научной, технической и социальной реальности. Кластерные технологии моделирования» (Ижевск, 2009); X международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (Пенза, 2009); научно-технических семинарах кафедр «Технология машиностроения» и «Резание, станки и инструменты» Санкт-Петербургского института машиностроения.

Результаты работы используются в учебном процессе по дисциплинам «Метрология» и «Качество и точность в атомном энергомашиностроении».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ. Из них 8 в журналах, входящих в перечень ВАК РФ; 1 в зарубежном журнале, входящем в индекс «Web of Science: Science Citation Index Expanded»; 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы, предметного указателя и приложений. Основная часть изложена на 120 страницах машинописного текста. Работа содержит 42 рисунка, 16 таблиц, список литературы из 157 наименований, предметный указатель, б приложений. Общий объём работы 142 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена тема диссертации, обоснована актуальность исследований, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, перечислены полученные новые результаты, их практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе произведён обзор и анализ существующих расчётно-теоретических методов решения задачи контроля позиционных отклонений геометрических элементов деталей и представлен программный комплекс для ЭВМ, реализующий два из этих методов. Методом моделирования Монте-Карло исследовано влияние точности исходных данных на точность расчёта позиционных отклонений отверстий деталей, полученных методом минимизации суммы квадратов отклонений. В результате проведённого анализа было установлено, что в конце 90-х начале 2000-х годов были весьма хорошо проработаны и изучены различные численные методы определения позиционных отклонений, однако некоторые вопросы точности этих методов были недостаточно полно освещены в отечественных и зарубежных научных изданиях. Были выбраны и реализованы в виде программого комплекса («Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008614306» от 09.09.2008 г.) два наиболее распространённых метода расчёта по-

зиционных отклонении, описываемые оптимизационными задачами минимизации: — максимального отклонения тта6

Те»2

— полной суммы квадратов отклонений

[тах1<;<дг |т%(г) - Т*(г£(г); а; Т)|1;

^-чо I- J

7 с»2 \ /

Используя распространение ошибки методом Монте-Карло, было выполнено исследование реализации данных задач на предмет влияния точности исходных данных на результаты расчёта. В программной реализации описанных математических моделей в качестве алгоритмов для нелинейной оптимизации использованы: алгоритм Левенберга—Маркардта, для минимизации суммы квадратов отклонений; алгоритм ветвей и границ с адаптивным разбиением и с адаптивным разбиением Монте-Карло, для минимизации максимального отклонения. При минимизации суммы квадратов отклонений минимизируется выражение, исследованное Б.К.П. Хорном

¡=1

, . ( сова эта \ — гп(.г)" . га(г)

\ —эта сова /

которое в программной реализации заменено системой функций

0 = ^(0-Оу(а;г) = -

/■^(г) сова-г^(г) эта

(1)

При минимизации максимального отклонения, методом «ветвей и границ» минимизируется выражение

Ш1П

аб [—7Г;+7г]

?еж2

шах г, 1<|<ЛГ

1(0-"?(»?(»); а; ?)|

(2)

Схема алгоритма программы контроля позиционных допусков приведена на рис. 1. Система функций (1) непосредственно используется для моделирования распространения ошибки методом Монте-Карло. Моделирование выполнялось на трёх наборах данных, характеризующих типовые детали атомного энергомашиностроения измеряемые на КИМ. Гистограмма позиционных отклонений асимметричного

Рис. 1. Схема алгоритма программы контроля позиционных допусков

длинного шаблона при максимальной величине неопределённости входных данных приведена на рис. 2. Сводные результаты моделирования методом Монте-Карло для асимметричного длинного шаблона при различных значениях неопределённости входных данных приведены в табл. 1.

Построены зависимости распространённых ошибок от величины неопределённости исходных данных. На графике (рис. 3) вдоль горизонтальной оси отложена неопределённость координат отверстий, вдоль вертикальной оси — смоделированная неопределённость результатов измерений для различных наборов данных.

Для асимметричного длинного шаблона, приводящего к наибольшим значениям неопределённости, построены зависимости смоделированных неопределённостей от коэффициентов К и А, входящих в формулу предельной допустимой погрешности КИМ МРЕе = А + £ (рис. 4).

Цпах, мкм

Рис. 2. Асимметричный длинный шаблон. МНК при ивх = 2.4 + ^ мкм

Таблица 1. Результаты моделирования — асимметричный длинный шаблон

ивх, мкм ^ВХср • Среднее Стандартное Коэффициент Коэффициент Мода, Ширина С/95

МКМ значе- отклоне- асимметрии эксцесса мкм интервала

ние, ние, мкм неопреде-

мкм лённости

(795, мкм

1.7 1.7 1.97 0.35 -0.99 3.03 2.00 1.48 1.1

2.4 2.4 2.78 0.50 -0.99 3.03 2.89 2.09 1.1

1.7 + ь 350 5.8 4.22 0.75 -0.61 0.78 4.29 3.10 1.9

2.4 + Ь 350 6.5 4.99 0.89 -0.75 1.33 4.95 3.69 1.8

1.7 + Ь 200 8.9 6.01 1.09 -0.39 0.21 5.99 4.31 2.1

2.4 + Ь 200 9.6 6.75 1.21 -0.52 0.47 6.66 4.93 1.9

Во второй главе с помощью КИМ Рпбгпо 10 Б-АСС выполнен комплекс экспериментальных исследований деформаций, возникающих при контроле резьбовых калибров М170хб для резьбы главного разьёма реактора ВВЭР-1000 с помощью непроходных неполных калибров-пробок. В проведённых экспериментах величины деформаций доходили до 0.022 мм. Непринятие во внимание подобных деформаций может привести к тому, что в годный калибр-кольцо будет входить непроходной неполный контрольный калибр-пробка, что приведёт к выбраковке годных рабочих калибров. Данный эффект не учитывается в стандартной методике контроля калиб-

О 2 4 6 8 10 12

Цвх ср, мкм

Рис. 3. Зависимость среднего значения позиционного отклонения от величины ^вхср для всех шаблонов

Коэффициент К, мм

Рис. 4. Зависимость [7ВЫХ от коэффициента К при различных значения коэффициента А (асимметричный длинный шаблон)

ров МИ 1904-88. Экспериментальная зависимость величины деформации калибра-кольца от глубины введения калибра-пробки и от величины натяга между кольцом и пробкой представлена на рис. 5. Кроме того, в данной главе исследована проблема точности базирования резьбовых калибров на приборах измерения профиля и её влияние на неопределённость измерения шага резьбы с помощью данного типа приборов. Процесс измерений на данном типе приборов можно описать с помощью

0,025 ------------ Колыдо №2

0.010 —- -...................... Кольцо N»1

0.000 0 3 4 5

Кольцо М2 0.000 0,006 0,018 0,021 0,024 0,028

:Кольцо №1 0,000 0.002 0,009 0,011 0,012

Кол-во витков

Рис. 5. Деформация калибров-колец в сечениях вдоль вставленного калибра-пробки (по КИМ)

модели Абилайна—Нанитса—Рима:

у = х + 5ХМ1 + 5ХГ + 5 ХР + ЬХСу + ЬХСС + ЬХащ. (3)

Стандартная неопределённость модели (3) равна

и{у) = [и2(х) + и2(6ХМ1) + и2{6Хг) + и2(6Хг)+ +и2(6ХСу) + и2(6Хсс) + и2(6Хапд)] *,

где отдельные стандартные неопределённости соответствуют: и(х) - показаниям; и(8Хм1) - коррекции измерительного инструмента; и(6Хг) - коррекции радиуса щупа; и{5Хр) - коррекции измерительного усилия; и(6Хсу) ~ коррекции кривизны поверхности; и(6Хсс) - коррекции вогнутости поверхности; и{6Хапд) - коррекции угла поверхности. При измерении резьб данная модель не учитывает неопределённость, вызванную базированием резьбы на приборе. Для автоматического учёта данной неопределённости необходимо ввести дополнительное слагаемое в модель (3) и вычислить его неопределённость в виде и(5Хрцсд) = где Ре1 - накопленная погрешность шага резьбы, вызванная неточностью базирования. В диссертационной работе показано, что величина Реь может быть определена по формуле

Реь = Ь

вт (ап^ ж§-)

эт (апЛ^ ^ + аг^

- 1

(4)

где Р - номинальный шаг резьбы, мм; Ь - расстояние между сечениями резьбы при базировании, мм; -ширина площадки нечувствительности, мм; О-

номинальный диаметр резьбы, мм; 5 - неопределённость измерения 7-координаты прибором, мм.

Рис. 6. Зависимость ошибки измерения накопленной погрешности шага от длины базирования для различных резьб

Результаты проведённых экспериментов согласуются с предложенной теоретической зависимостью (рис. 6), а неопределённость измерения шага резьбы М170хб достигает 0.007 мм на длине 196 мм. Данное влияние ограничивает применение приборов измерения профиля в задачах контроля высокоточных резьб, в частности, резьбовых калибров для резьбы главного разъёма реактора ВВЭР-1000.

В третьей главе рассмотрены способы автоматизации и повышения эффективности измерений с помощью параметрического программирования и с его использованием разработан метод автоматизированного контроля крупногабаритных деталей на КИМ с перебазированием на основе ПО Calypso. Проблемы контроля крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения с помощью координатных мультитеодалитных систем исследовались В.В. Петровым, С.И. Топорковым, В.Г. Ващилиным в 90-х годах прошлого века. Но рассмотренные ими приборы, пришедшие из геодезической отрасли, позволяют выполнять технические измерения с точностью порядка 0.2 мм. При контроле на КИМ параметров деталей, для измерения которых необходимо ощупывание поверхностей детали недоступных при

одном установе; или измерение деталей, габариты которых выходят за диапазон измерения КИМ, необходимо использовать геометрические параметры полученные при одном установе детали (одна система координат) совместно с геометрическими параметрами полученными при другом установе детали (т.е. перевести их в новую систему координат). Математическая модель измерения на КИМ с перебазированием была детально сформулирована М. Коксом в 1997 году, однако, в силу своей общности и, как следствие, сложности, она не нашла широкого применения в промышленности, за исключением метрологических лабораторий, выполняющих единичные эксперименты. Программное обеспечение КИМ не содержит функциональности позволяющей реализовать данную расчётную модель. В работе предложен автоматизированный метод, который позволяет выполнить перебазирование на КИМ с использованием параметрического программирования в программном обеспечении КИМ Calypso. В отличие от предложенных М. Коксом искусственных баз, закрепляемых на поверхности детали, в данном методе возможно использование геометрических элементов конструкции самой детали для выполнения перебазирования. Это позволяет, при необходимости, не вносить изменения в конструкцию детали для выполнения измерений. Однако, при использовании баз на основе элементов конструкции детали, на точность измерения влияют отклонения формы этих баз, чего удаётся избежать на искусственных базах в виде высокоточных сфер или внутренних цилиндров. Данным методом можно контролировать не только детали, выходящие за габариты диапазона измерений КИМ. Он применим для сложно-профильных деталей, которые, хотя и помещаются в рабочем объёме КИМ, но для измерения своих параметров требуют ощупывания различных поверхностей, доступ к которым при одном установе невозможен.

В четвёртой главе разработана математическая модель влияния скорости и стратегии сканирования на КИМ на точность измерения внутреннего диаметра резьбовых отверстий деталей, для автоматического выбора скорости сканирования исходя из требований точности. При измерении сложнопрофильных поверхностей на КИМ часто требуется регистрация координат большого количества точек с высокой скоростью. Точность сканирования зависит от скорости и значительно снижается при её увеличении. В данной главе предложена методика для определения зависимости точности сканирования от скорости при сканировании резьбовых отверстий с целью определения действительного размера их внутреннего диаметра и показана неэффективность некоторых существующих стратегий измерения для

определения величины внутреннего диаметра резьбовых отверстий. При сканировании резьбы вдоль образующих параллельных оси резьбы величина ошибки измерения внутреннего диаметра резьбы может быть вычислена по формуле:

т^1тп со82|

где т - масса щуповой конфигурации, кг; 1^асап - скорость сканирования, м/с; а - угол профиля резьбы, градусы; - измерительное усилие, Н.

Зависимость квадратичная и приводит к резкому возрастанию ошибки измерений при увеличении скорости сканирования. При скорости сканирования 5 мм/с ошибка измерения внутреннего диаметра метрической резьбы М170х6 достигает величины 0.009 мм. На рис. 7 представлены графики теоретической и экспериментальной зависимостей ошибки измерения диаметра от скорости сканирования по образующим. Расчёт величины диаметра выполнен по наибольшему вписанному цилиндру. Измерения выполнялись для каждого значения скорости с шагом 1 мм/с и 10 повторениями.

Рис. 7. Графики Б5 и Б$ъксп при сканировании по образующим (вдоль оси резьбы)

В качестве альтернативы предлагается сканирование по винтовой линии. При этом ошибка измерения внутреннего диаметра резьбы будет равна:

где .О - внутренний диаметр резьбы, мм; Р - шаг винта сканирования, мм; б - эмпирическая поправка, учитывающая величину предельной погрешности КИМ (.МРЕе = А + Л-, мм; А - характеристика КИМ, мкм; К - характеристика КИМ).

На рис. 8 представлены графики теоретической и экспериментальной зависимостей ошибки измерения диаметра от скорости сканирования по винтовой линии (геликоидальная кривая) с учётом поправки б, равной 2.3 мкм. Расчёт величины диаметра выполнен по наибольшему вписанному цилиндру. Измерения выполнялись для каждого значения скорости с шагом 1 мм/с и 10 повторениями.

Рис. 8. Графики Д, и Дэксп при сканировании по винтовой линии с учётом поправки

В этом случае сканирование на скорости 10 мм/с приводит к ошибке измерения внутреннего диаметра равной 0.003 мм. Учитывая незначительное увеличение времени на выполнение измерений по винтовой линии, рекомендуется полностью отказаться от измерения внутреннего диаметра резьбы путём сканирования вдоль образующих в пользу использования сканирования по винтовой линии. Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментами зарубежных учёных, которые показывают возрастание динамических эффектов при увеличении скорости сканирования в диапазоне от 10 до 50 мм/с.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Автоматизация технологических процессов контроля деталей атомного энергомашиностроения с применением современных координатных измерительно-вычистительных комплексов имеет большое значение, поскольку позволяет повысить точность и эффективность контроля деталей, тем самым увеличить надёжность и долговечность эксплуатации АЭС.

2. Разработанный метод контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на основе программного обеспечения Calypso позволяет выполнять измерения деталей, габариты которых выходят за диапазон измерения КИМ, а также деталей, измерение которых за один установ невозможно. Это расширяет возможности применения контроля на КИМ к крупногабаритным деталям атомного энергомашиностроения.

3. Предложенные методики автоматизации практической работы с программным обеспечением Calypso, позволяют частично отказаться от ручной обработки результатов измерений деталей на КИМ и повысить производительность контроля. В свою очередь уменьшение влияния оператора повышает надёжность измерений.

4. Разработанный автоматизированный программный комплекс для контроля позиционных допусков отверстий крупногабаритных деталей на КИМ с перебазированием позволяет моделировать методом Монте-Карло неопределённость измерения позиционных допусков в зависимости от неопределённости измерения координат на КИМ, что даёт возможность оценивать точность измерений деталей.

5. Выполненный комплекс экспериментальных исследований по деформации калибров-колец большого диаметра для резьбы главного разъёма реактора ВВЭР-1000 при их контроле стандартными методами с помощью неполных непроходных гладких калибров-пробок, показывает несовершенство существующей методики контроля калибров МИ 1904-88 в части её применимости к крупногабаритным резьбам.

6. Разработанная математическая модель и полученные экспериментальные результаты исследования по оценке точности базирования крупногабаритных резьбовых калибров на приборах измерения профиля позволяют определить границы применимости приборов данного типа к задачам измерения резьб большого диаметра.

7. Предложенная математическая модель влияния скорости сканирования крупногабаритных резьб на точность измерения их внутреннего диаметра позволяет автоматически оценивать точность измерений и повысить производительность контроля.

8. Разработанные программные модули для автоматизации взаимодействия внешних программ с программным обеспечением КИМ Calypso позволяют

выполнять расчёт результатов измерений и составлять протоколы без участия оператора, тем самым сократив время контроля. Применение данных модулей позволяет расширять стандартную функциональность по обработке результатов, предусмотренную в программном обеспечении Calypso.

9. Разработанный автоматизированный программный комплекс «GeomFit» для контроля позиционных отклонений крупногабаритных деталей успешно используется на предприятии атомного энергомашиностроения ОАО «Ижорские заводы» при сдаче заказчику изделий «Труба» для реактора ВВЭР-1000, что подтверждается документами о внедрении.

10. Разработанный план контроля для программного обеспечения КИМ Calypso используется на ОАО «Ижорские заводы» для выполнения измерений крупногабаритных деталей с перебазированием, что подтверждается документами о внедрении.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Рецензируемые журналы, входящие в Перечень ВАК РФ

1. Зубарев Ю.М., Косаревский C.B. Распространение ошибки методом Монте-Карло для анализа неопределённости соответствия позиционным допускам // Технология машиностроения. — 2009. — №9. — С. 42-45.

2. Зубарев Ю.М., Лудыков В.В., Косаревский C.B. Автоматизация технических измерений с помощью параметрического программирования // Технология машиностроения. — 2009. — №5. — С. 31-34.

3. Косаревский C.B. Проблема базирования при измерении шага резьб большого диаметра приборами для измерения профиля // Измерительная техника. - 2008. - №12. - С. 13-16.

4. Зубарев Ю.М., Косаревский C.B. Интеграция контроля геометрических параметров деталей с помощью измерительно-вычислительных комплексов в современном машиностроении // Вестник машиностроения. — 2008. — №11. - С. 83-86.

5. Зубарев Ю.М., Косаревский C.B. Автоматизация измерения отклонений прямолинейности образующих конических поверхностей на координатно-измерительных машинах // Известия вузов. Чёрная металлургия. — 2008. - №11. - С. 67-68.

6. Косаревский C.B. Интеграция внешних программных модулей с метрологическим программным обеспечением Calypso для автоматизации расчётов в процессе измерений // Технология машиностроения. — 2008. — №8. — С. 37-39.

7. Косаревский C.B. Практический расчёт соответствия позиционным допускам группы отверстий без указанной базы, обеспечивающий собираемость // Автоматизация и современные технологии. — 2008. — №7. — С. 3-6.

8. Косаревский C.B. Метод контроля геометрических параметров крупногабаритных деталей с перебазированием на координатно-измерительной машине при помощи программного обеспечения Calypso // Технология машиностроения. - 2008. - №5. - С. 27-29.

Зарубежные издания, входящие в индекс Web of Science: Science Citation Index Expanded

9. Kosarevskii S. V. Determining alignment in measurement of a large-diameter thread by means of devices for profile measurement // Measurement Techniques. Volume 51, Number 12 / December, 2008. - pp. 1273-1278.

Прочие публикации по теме диссертации

10. Косаревский C.B. Влияние скорости и стратегии сканирования на координатно-измерительной машине на точность измерения внутреннего диаметра резьбовых отверстий // Машиностроитель. — 2009. — №1. — С. 39-41.

11. Косаревский C.B. Контроль резьбовых калибров-колец большого диаметра с помощью гладких непроходных неполных калибров-пробок. Проблема деформаций // Инструмент и технологии. — 2008. — №28-29. — С. 65-70.

12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ«Ge-omFit» №2008614306 от 09.09.2008 г. / C.B. Косаревский.

Подписано в печать: 06-10-2009 Тираж: 100 экз. Объем: 1 п.л. Заказ № 1208 Отпечатано в цифровой типографии АЯТ-ХРИЕЗБ 199155, Санюг-Петербург, ул. Уральская, д. 17 тел.: 331-33-22 www.art-xpress.ru

Введение

1. Расчётно-теоретический метод решения задачи контроля позиционных отклонений геометрических элементов деталей

1.1 Существующие расчётные критерии интерпретации позиционных допусков.

1.1.1 Роль алгоритмов в задаче анализа результата измерений

1.1.2 Практическая реализация автоматизации метода расчёта

1.1.3 Критерий минимизации суммы квадратов отклонений и проблема сборки деталей.

1.1.4 Модификация метода для обеспечения решения задачи сборки.

1.2 Распространение ошибки методом Монте-Карло для анализа неопределённости расчёта соответствия позиционным допускам

1.2.1 Реализация моделирования методом Монте-Карло

1.2.2 Набор данных.

1.2.3 Результаты анализа неопределённости.

Выводы по главе 1.

2. Контроль резьбовых калибров-колец большого диаметра

2.1 Проблема деформаций.

2.2 Описание эксперимента.

2.3 Проблема базирования при измерении шага резьб большого диаметра на приборах измерения профиля.

2.3.1 Модель Абилайна—Нанитса—Рима.

2.3.2 Постановка проблемы и аналитическая оценка точности базирования.

2.3.3 Оценка влияния точности базирования на результат измерения шага резьбы.

2.3.4 Результаты экспериментальных исследований.

Выводы по главе 2.

3. Автоматизация контрольно-измерительных операций при производстве крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения на КИМ с использованием программного обеспечения Calypso

3.1 Автоматизация технологии контроля с помощью параметрического программирования

3.1.1 Основные правила параметризации в Calypso PCM

3.1.2 Параметризация планов контроля.

3.1.3 Условия и циклы. Управление перемещением КИМ. Получение результатов измерений.

3.1.4 Генератор точек

3.2 Интеграция внешних программных модулей с метрологическим программным обеспечением Calypso для автоматизации расчётов в процессе измерений.

3.2.1 Пример реализации взаимодействия через файл

3.2.2 Считывание значений характеристик из табличного файла Calypso

3.3 Автоматическое измерение прямолинейности образующих конических поверхностей на координатно-измерительных машинах с программным обеспечением Calypso.

3.3.1 Практическое решение задачи

3.4 Автоматический метод контроля геометрических параметров крупногабаритных деталей с перебазированием на координатно-измерительной машине при помощи программного обеспечения Calypso.

3.4.1 Постановка задачи.

3.4.2 Реализация метода без использования параметрического программирования измерений.

3.4.3 Автоматизация метода с помощью функций параметрического программирования измерений.

3.4.4 Точность.

3.4.5 Область применения.

Выводы по главе 3.

4. Влияние скорости и стратегии сканирования на координатно-измерительной машине на точность измерения внутреннего диаметра резьбовых отверстий деталей

4.1 Первоначальная оценка величины отрыва.

4.2 Сканирование по образующим вдоль оси резьбы.

4.3 Сканирование по винтовой линии

Выводы по главе 4.

t

Место измерительно-вычислительных комплексов на производстве

В нашей стране повсеместное внедрение методик координатных измерений в производство сдерживается из-за ряда факторов: '

• Высокая стоимость (100—500 тыс. евро) новой ' координатно-измерительной машины (КИМ) и программного обеспечения (ПО) для неё (примерно 10 — 20 тыс. евро за базовое ПО и 5—15 тыс. евро дополнительно за каждый специализированный программный модуль, например, для контроля зубчатых колёс, турбинных лопаток и т.д.).

• Большая часть КИМ и ПО поставляются на наш рынок зарубежными производителями (DEA, Carl Zeiss, Coord3, Delcam и т.д.), что увеличивает время поставки оборудования и запчастей, ставит предприятия России (в том числе оборонные) в зависимость от политической конъюнктуры и законодательных ограничений других государств. В России универсальные КИМ серийно выпускают, например, фирмы ЛА-ПИК (г. Саратов) и ИТЦ Интеграл (г. Санкт-Петербург).

• Отсутствие на большинстве машиностроительных предприятиях подготовленных кадров: инженеров-метрологов, контролёров, операторов КИМ. В отличии от зарубежной практики [151, 152] нет целевых образовательных программ по подготовке и переподготовке специалистов в области автоматизации технического контроля и координатной метрологии.

• Практически отсутствует методическое обеспечение координатной метрологии: стандарты, технические регламенты, методики выполнения координатных измерений типовых деталей.

• Существующие российские стандарты, определяющие методы контроля допусков формы и расположения, ориентированы на оценку всей поверхности детали, в то время как КИМ измеряет только дискретное множество точек на поверхности.

В мире за последние сорок лет [134] координатная метрология стала доминирующим универсальным инструментом в технологии машиностроения, которому помогают развиваться вычислительная техника и системы числового программного управления (ЧПУ). В машиностроении сегодня широко распространена практика измерения геометрических параметров изделий с помощью координатно-измерительной техники различной конфигурации, производительности и степени автоматизации [30, 31] - так называемых измерительно-вычислительных комплексов (ИВК)1 [12, 22]. Универсальность использования, гибкость pi близкое родство вычислительных моделей для контроля деталей и технологий СAD/САМ в машиностроении оказали положительное влияние на развитие и распространение ИВК в промышленности.

Признание в промышленности координатная метрология получила с момента её появления в 70-е годы. Она применима в различных областях производства: ведь размеры и отклонения формы и расположения могут быть определены на КИМ. По результатам исследований Пфайфера и др. [134] 75% общего числа геометрических параметров может быть определено с использованием координатно-измерительной техники.

В первые три десятилетия развития КИМ внимание разработчиков было сконцентрировано на конструкции, математических основах ПО [80, 66], системах управления машиной и стандартизации2 базовых методов выполнения измерений [62, 63]. Сегодня актуальными являются вопросы совершенствования методов контроля геометрических параметров [70, 71, 72, 68], интеграции измерительно-вычислительных систем в технологические процессы [134, 83], определения точности выполняемых измерений [92, 81]. Среди отечественных работ следует отметить работу [33] и книги Н.Н. Маркова [48, 49]. Новая фаза в развитии ИВК приводит к новым требованиям и в отношении производителей промышленной продукции, и в отношении пользователей координатно-измерительной техники, а также к адаптации про

1 Граница между терминами «координатно-измерительная машина», «измерительно-вычислительных! комплекс» и «координатно-измерительная техника» в сфере геометрических измерений в настоящее время расплывчата, поэтому в данной работе они будут использоваться как синонимы для обозначения всего спектра ИВК.

2Обзор проблем отечественного опыта стандартизации понятийного аппарата цифровых измерений можно найти в (18, 19]. мышленности под современные возможности информационных технологий. Стандарты качества на промышленные продукты возникают и изменяются за очень короткие циклы, приводя к тому, что подготовка, обновление и освоение новых методов контроля качества должны быть полностью интегрированы в поток данных, начиная от конструирования (CAD) и заканчивая изготовлением (САМ), контролем готовой продукции (CAQ) и обслуживанием.

Различные этапы автоматизированной компьютерной обработки данных в машиностроении принято разделять на несколько типов [134]:

• САПР (CAD) — системы автоматизированного проектирования (computer-aided design) [45];

• САПП (САМ) — системы автоматизированной подготовки производства (computer-aided manufacturing) [46];

• САКК (CAQ) — системы автоматизированного контроля качества (computer-aided quality management) [134].

Координатно-измерительная техника сегодня используется в процессах обмена данными между всеми вышеперечисленными этапами автоматизации производства. Когда встаёт вопрос о такой интеграции, сам процесс измерения играет уже не главную роль. Из-за постоянно возрастающего объёма связей между различными этапами производственного процесса технология промышленных измерений должна также обмениваться всё большим количеством информации с другими этапами. На современном уровне развития технологии эта задача может быть решена различными способами (рис. 1.0 на стр. 8, адаптировано из [153]).

Входными данными для процесса координатных измерений является информация о номинальной форме изделия. Эта информация должна быть задана в форме, понимаемой компьютером, — в виде CAD-модели. Для использования её в процессе измерения необходимо, чтобы данные были переданы в метрологическое программное обеспечение для создания программы измерения.

При классических подходах, до компьютерно-автоматизированной передачи данных, в качестве исходных данных использовался напечатанный

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Эпределение геометрий Детали. Задание допусков 'юрмы и расположения а соответствии со Ьтандартами.

ПЛАНИРОВАНИЕ

Разработка технологии Изготовления детали; Назначение припусков на~ изготовление.

Создание программ ЧПУ для изготовления детали.

Разработка технологии измерения детали (Calypso]

Создание планов контроля дл^ измерения детали на 'AXYZ, Spabal Analyzer/Ма1и5иН,^координатио-измеритсльной'-[и.тп.) j1 технике (Calypso Planner,!

UMESS и.тп.) ]

ВЫПОЛНЕНИЕ

Изготовление детали. готовая деталь ипи . заготовка

Измерение детал rCalypso, АХУ2, Spatial Analyzer, MahrSurfn.T.n.) i /»+ ОМС. | CWW OS и др.

Контроллер коорд'инатно-измерительной техники (CD9, PCV и J f TCP/IP. RS-2S2

I у Op Kgординатноиэмерительмая техника (Zeiss, Leica, Mahr и др.)

Сравнение измеренный -значений с номинальными 'характеристиками детали '(Calypso, Но[os NT, Gea* Pro, MahrSurf и.т.п). j

DW$ и др.

PostScnpl. PDF, ASCII, BMP, JPEG. TIFF и tV Генерация отчетов об «ся.ри'5.1,зморвнии (Word)

Рис. 1.0: Интеграция технологии измерений на разных этапах производства (ось времени идёт горизонтально). чертёж, который служил основой для программирования измерений. Обычно программирование выполнялось прямо на измерительной машине с применением материальной модели или образца изготовленной детали.

В настоящее время, при наличии CAD-модели детали в электронном формате, программа измерения может быть практически всегда полностью составлена вне измерительной машины. Тем самым достигается экономия машинного времени, так как можно использовать измерительную машину для контроля других деталей по уже созданным программам измерений.

Для передачи CAD-модели в метрологическое программное обеспечение часто используются следующие форматы данных, стандартизованные национальными или международными организациями:

• IGES (Initial Graphics Exchange Specification);

• VDA-FS (Verband der deutschen Automobilindustrie Flachenschnittstelle);

• SAT/SAB (Standard ACIS Text/Binary);

• SET (Standard d'Excange et de Transfer);

• STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data [109]).

Например, в немецкой промышленности наиболее широкое распространение получили форматы IGES и VDA-FS. Формат SET используется в Европейской аэрокосмической промышленности, хотя сейчас становится всё более востребованным формат STEP. Следует отметить, что из вышеназванных форматов поддерживают хранение и передачу допусков на размеры только IGES, STEP и SET, но, как правршо, такая функция не реализована в ПО, экспортирующем CAD-модели в эти форматы, поскольку на практике реализуется только часть данных стандартов.

Для эффективной передачи данных о форме изделия из CAD-системы необходимо, чтобы эти данные удовлетворяли следующим критериям: имели масштаб 1:1; имели единицы измерения, соответствующие единицам измерения, принятым на КИМ; содержали систему координат, связанную с деталью и воспроизводимую на КИМ; содержали правильную информацию об ориентации поверхностей детали (нормали к поверхностям). Если эти условия не выполняются, то необходимо будет отдельно обрабатывать CAD-модель таким образом, чтобы обеспечить вышеперечисленные требования.

Если процесс измерения требует компьютерной симуляции, например, для поверки отсутствия столкновений [123] в прогоне измерения, необходимо использовать данные, полученные из САПР. Большинство систем выполняют симуляцию прогона измерения путём графического представления измерительной машины, её рабочих органов и измеряемой детали. Обязательным требованием для этого является наличие трёхмерной модели детали3. Для эффективного анализа столкновений необходимо, чтобы в симуляции принимали участие все детали, расположенные на столе машины (крепёжные приспособления, устройства загрузки и т.п.). Если столкновение было определено, то прогон измеренрш должен быть исправлен вручную. Некоторые системы уже позволяют частично делать автоматическую коррекцию прогона измерений при обнаружении столкновений путём задавдш так называемых плоскостей безопасности.

Связь между метрологическим программным обеспечением и КИМ на сегодняшний день осуществляется с помощью специфичных для каждого производителя интерфейсов. Совершенствование контроллеров КИМ, повышение доли использования стандартных сетевых технологий pi запросы потребителей об унификации ПО для координатно-Р1змерительных систем различных производителей — всё это ведёт к разработке «драйверов КИМ», т.е. метрологическое ПО взаимодействует с КИМ через драйвер. В качестве ана

3Хотя и существуют альтернативные разработки, не требующие CAD-модели, например [157], но они пока ещё не нашли практического применения. логии этой концепции может быть приведена связь офисного программного обеспечения для редактирования текстов с принтером посредством драйвера принтера. Для работы с интерфейсом такого драйвера необходимо, чтобы он был стандартизован. В настоящее время широко известен такой проект, как I++ DME (Dimensional Measuring Equipment Interface) [138, 93], который широко применяется в том числе и для автоматизации измерений [82].

Широко распространён драйвер CMM-OS, разрабатываемый фирмой Carl Zeiss и применяемый на их КИМ. Для взаимодействия метрологического программного обеспечения с CMM-OS используется отдельный порт сетевого протокола TCP/IP. После запуска CMM-OS между ним и метрологическим программным обеспечением устанавливается ТСР/1Р-соединение, по которому программное обеспечение может передавать команды управления для КИМ и получать подтверждения выполнения этих команд. Так CMM-OS позволяет изолировать конкретную аппаратную реализацию КИМ от программного обеспечения.

В названии работы.использован термин «контроль», под которым понимается соответствие объекта некоторым требованиям. Исходя из терминологии контроля качества слово «контроль» описывает задачу измерения деталей и проверку соответствия одной или нескольких их характеристик требованиям конструкторской документации [17]. Контроль, геометрической формы деталей обычно основан на результатах измерений: они сравниваются с установленными величинами допусков соответствующих параметров в конструкторской документации.

Для определения соответствия геометрических параметров детали конструкторским значениям в ИВК должна передаваться информация о номинальной форме изделия. Эти данные, как правило, подготавливаются в различных САПР. Они необходимы, чтобы обеспечить возможность координатных измерений.

Результаты такого сравнения либо непосредственно отображаются средствами метрологического программного обеспечения, либо передаются для обработки с помощью других пакетов прикладных программ. Здесь важную роль играют механизмы и стандарты передачи данных, обеспечивающие взаимосвязь вышеупомянутых систем.

Базовая задача контроля может быть сформулирована как сравнение измеренных данных с номинальными и представление результатов в тексто-во-визуальной форме. Обычно эта задача выполняется внутри метрологического программного обеспечения самой КИМ, но часто могут применяться и внешние программы (например, для расчёта статистических характеристик и т.п.). Для передачи результатов измерения во внешние программы можно использовать текстовые форматы данных (ASCII). Для передачи уже готовых отчётов можно воспользоваться различными графическими форматами, например, форматами хранения растровых изображений (BMP, JPEG, TIFF), а также PDF или PostScript для передачи протокола как готового текстово-графического документа. При использовании текстового формата ASCII возможна передача внутренней информации из метрологического программного обеспечения во внешнее прикладное программное обеспечение.

Кроме вышеназванных, поддерживаемых практически повсеместно форматов многие производители программного обеспечения для координат-но-измерительной техники используют ещё два формата экспорта данных — это DMIS и Q-DAS. Эти форматы обеспечивают передачу результатов измерений и статистической информации.

Актуальность темы

Атомное энергомашиностроение — одна из передовых отраслей современной промышленности, а эффективность эксплуатации и изготовления деталей АЭС зависит от степени автоматизации их контроля. В настоящее время контроль таких деталей занимает весьма значительное время, требует применения специальных приспособлений и в ряде случаев не автоматизирован. Применение современных измерительно-вычислительных комплексов на основе ПК позволит автоматизировать контрольно-измерительные операции, отказаться от применения дорогостоящих специальных приспособлений, значительно сократить время контроля и оперативно влиять на точность изготовления, тем самым увеличить надёжность и долговечность эксплуатации АЭС. Автоматизация контрольно-измерительных операций широкой номенклатуры деталей, в том числе и прецизионных, может быть выполнена на одном универсальном координатном измерительно-вычислительном комплексе (ИВК).

В связи с вышеизложенным, автоматизация контрольно-измерительных операций при производстве крупногабаритных деталей для атомного энергомашиностроения является решением актуальной научной задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение. Работа выполнена в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 6 октября 2006 г. № 605 О Федеральной целевой программе «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 г». Работа награждена грантом Правительства Санкт-Петербурга per. № 3.4/15-04/001.

Цель работы

Целью диссертационной работы является создание средств и методов, обеспечивающих автоматизацию контрольно-измерительных операций при производстве крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения, с помощью программных средств для современных координатных ИВК. Для достижение этой цели требуется решить следующие задачи:

1. Разработать метод автоматизации контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на базе программного обеспечения Calypso, позволяющий выполнять измерение деталей, габариты которых превосходят диапазон измерения координатно-измерительных машин (КИМ).

2. Создать программный комплекс для автоматизации контроля позиционных отклонений на КИМ с применением перебазирования, расширяющий функциональную полноту программного обеспечения КИМ.

3. Смоделировать характеристики точности контроля позиционных допусков деталей на КИМ.

4. Разработать методики автоматизации работы с программным обеспечением КИМ, позволяющие повысить производительность контроля деталей.

5. Выявить проблемы, возникающие при контроле крупногабаритных резьб атомного энергомашиностроения, с целью указать слабые места существующих методов и стандартов.

6. Разработать математическую модель для автоматической оценки влияния скорости сканирования на КИМ на точность измерения резьб.

Научная новизна работы

1. Разработан метод автоматизации технологии контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на базе программного обеспечения Calypso.

2. Создан и опробован автоматизированный программный комплекс на ПК для оценки точности контроля позиционных допусков.

3. На основе созданной математической модели и результатов экспериментальных исследований точности базирования резьбовых калибров большого диаметра на приборах измерения профиля, определены границы применимости данного вида приборов к задачам измерения резьб.

4. Разработана математическая модель оценки влияния скорости сканирования крупногабаритных резьб на точность измерения их внутреннего диаметра, что позволяет автоматически оценивать точность измерений при сканировании.

5. Разработана методика автоматизации операций контроля крупногабаритных деталей атомного энергомашиностроения на КИМ.

Методы исследования

Методологические и теоретические основы исследования базируются на научных трудах отечественных и зарубежных авторов в областях теоретической и прикладной технологии машиностроения, автоматизации производства, прикладной метрологии, математической статистики и теории вероятностей. Разработка программных модулей осуществлялась методами структурного и объектно-ориентированного программирования. Экспериментальные исследования выполнялись с применением современных координатно-измерительных комплексов.

Достоверность и обоснованность

Достоверность результатов исследования подтверждается согласованностью теоретических зависимостей с результатами экспериментов и работоспособностью деталей и изделий, к которым были применены методы, разработанные в данной работе.

Практическая ценность

1. Разработан автоматизированный метод контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ.

2. Разработаны методы автоматизации работы с программным обеспечением КИМ Calypso.

3. Создан программный комплекс для контроля позиционных допусков отверстий в корпусных деталях с перебазированием на КИМ.

Положения, выносимые на защиту

1. Разработанный метод автоматизации технологии контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на базе программного обеспечения Calypso.

2. Предложенные методики автоматизации работы с программным обеспечением Calypso, позволяющие повысить производительность контроля деталей на КИМ.

3. Разработанный автоматизированный программный комплекс для контроля позиционных допусков отверстий крупногабаритных деталей с помощью координатно-измерительной техники на основе существующих методов и исследование точностных характеристик одного из них.

4. Созданная математическая модель оценки точности базирования резьбовых калибров па приборах измерения профиля и её влияние на точность измерения шага резьбы на данных приборах.

5. Созданная математическая модель и полученные экспериментальные данные по влиянию скорости сканирования крупногабаритных резьб на точность измерения их внутреннего диаметра.

6. Проведённый комплекс экспериментальных исследований по деформации калибров-колец большого диаметра при их контроле с помощью неполных непроходных гладких калибров-пробок.

Апробация работы

Основные положения научной работы докладывались на: I международном форуме молодых учёных (Ижевск, 2008); конференции «Современные технологические направления в механообрабатывающем производстве» (Санкт-Петербург, 2008); IV международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 2008); IX международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (Пенза, 2008); I международной конференции «Трёхмерная визуализация научной, технической и социальной реальности. Кластерные технологии моделирования» (Ижевск, 2009); X международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (Пенза, 2009); научно-технических семинарах кафедр «Технологии машиностроения» и «Резание, станки и инструменты» Санкт-Петербургского института машиностроения.

Результаты работы используются в учебном процессе по дисциплинам «Метрология» и «Качество и точность в атомном энергомашиностроении».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ. Из них 8 в журналах, входящих в перечень ВАК РФ; 1 в зарубежном журнале, входящем в индекс «Web of Science: Science Citation Index Expanded»; 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы, предметного указателя и приложений. Основная часть изложена на 120 страницах машинописного текста. Работа содержит 42 рисунка, 16 таблиц, список литературы из 157 наименований, предметный указатель, 6 приложений. Общий объём работы 142 страницы.

Общие выводы

В свете объединения координатных измерительных систем с другими компьютеризированными системами производства процесс измерения играет уже не первую роль, поскольку он стоит между функциями, обеспечивающими подготовку измерений, внедрение их в технологический процесс, и анализом результатов измерений. Сближение средств координатного контроля с операциями изготовления дает больше возможностей по управлению производственными процессами и снижает вероятность изготовления бракованных изделий. Координатные измерительные машины — это очень гибко настраиваемый инструмент, который позволяет быстро переключаться от проверки одного типа проверяемых деталей к другому. Интеграция КИМ с производственными системами всё ещё представляет сложную техническую задачу, которую берутся решать различные производители измерительно-вычислительного оборудования. И хотя аппаратное обеспечение является очень важной их составляющей, программное обеспечение играет главную роль. Всё новое программное обеспечение для КИМ сейчас имеет развитый графический интерфейс и систему подсказок, что во многом способствует облегчению использования. Кроме того, существует множество готовых программ для выполнения специальных видов измерений, например, контроль турбинных лопаток, зубчатых колёс, тонколистовой продукции и т.п. Программное обеспечение следующего поколения даст возможность сторонним разработчикам добавлять свои модули для работы с КИМ, что позволит адаптировать стандартные метрологические пакеты практически к любым конкретным измерительным задачам.

Проведённый комплекс исследований позволил сделать следующие выводы по работе, с целью определения точности методов контроля геометрических параметров деталей атомного машиностроения с помощью современных координатных измерительно-вычислительных комплексов, повышения точности и эффективности процесса контроля:

1. Автоматизация технологических процессов контроля деталей атомного энергомашиностроения с помощью применением современных координатных измерительно-вычистительных комплексов имеет большое значение, поскольку позволяет повысить точность и эффективность контроля деталей, тем самым увеличить надёжность и долговечность эксплуатации АЭС.

2. Разработанный метод контроля крупногабаритных деталей с перебазированием на КИМ на основе программного обеспечения Calypso, позволяет выполнять измерения деталей, габариты которых выходят за диапазон измерения КИМ, а также деталей, измерение которых за один установ невозможно. Это расширяет возможности применения контроля на КИМ к крупногабаритным деталям атомного машиностроения.

3. Предложенные методики автоматизации практической работы с про-граммым обеспечением Calypso, позволяют частично отказаться от ручной обработки результатов измерений деталей на КИМ и повысить производительность контроля. В свою очередь уменьшение влияния оператора повышает надёжность измерений.

4. Разработанный автоматизированный программный комплекс для контроля позиционных допусков отверстий крупногабаритных деталей на КИМ с перебазированием позволяет моделировать методом Монте-Карло неопределённость измерения позиционных допусков в зависимости от неопределённости измерения координат на КИМ, что даёт возможность оценивать точность измерений деталей.

5. Выполненный комплекс экспериментальных исследований по деформации калибров-колец большого диаметра для резьбы главного разъёма реактора ВВЭР-1000 при их контроле стандартными методами с помощью неполных непроходных гладких калибров-пробок, показывает несовершенство существующей методики контроля калибров МИ 190488 в части её применимости к крупногабаритным резьбам.

6. Разработанная математическая модель и полученные экспериментальные результаты исследования по оценке точности базирования крупногабаритных резьбовых калибров на приборах измерения профиля позволяют определить границы применимости приборов данного типа к задачам измерения резьб большого диаметра.

7. Предложенная математическая модель влияния скорости сканирования крупногабаритных резьб на точность измерения их внутреннего диаметра, что позволяет автоматически оценивать точность измерений и повысить производительность контроля.

8. Разработанные программные модули, для автоматизации взаимодействия внешних программ с программным обеспечением КИМ Calypso позволяют выполнять расчёт результатов:-! измерений и составлять протоколы без участия оператора, тем самым сократив время контроля. Применение данных модулей позволяет расширять стандартную функциональность по обработке результатов, предусмотренную в программном обеспечении Calypso.

9. Разработанный автоматизированный программный комплекс для контроля позиционных отклонений крупногабаритных деталей GeomFit успешно используется на предприятии атомного машиностроения ОАО «Ижорские заводы» при сдаче изделий «Труба» для реактора ВВЭР-1000 заказчику, что подтверждается документами о внедрении.

10. Разработанный план контроля для программного обеспечения КИМ Calypso используется на ОАО «Ижорские заводы» для выполнения измерений крупногабаритных деталей с перебазированием, что подтверждается документами о внедрении.

1. Базров, Б. Расчёт точности машин на ЭВМ / Б. Базров.— М.: Машиностроение, 1984. — 256 с.

2. Байор, Б. Погрешность обработки, обусловленная несовпадением технологической и измерительной баз / Б. Байор // СТИН. — 2001. — Т. 2. — С. 25-26.

3. Вентцель, Е. Теория вероятностей / Е. Вентцель. — М.: Наука, 1969. — 576 с.

4. Вержбицкий, В. Основы численных методов. Учебник для ВУЗов / В. Вержбицкий. — М.: Высш.шк., 2005. — 840 с.

5. Выгодский, М. Справочник по высшей математике / М. Выгодский. — М.: ACT, 2008.-992 с.

6. Галл, Ф. Практическая оптимизация / Ф. Гилл, У. Мюррей, М. Райт. — М.: Мир, 1985.- 509 с.

7. Голубее, Э. Сопоставление различных подходов к оценке неопределённости измерений / Э. Голубев // Измерительная техника. — 2008.— № 3. С. 6-9.

8. ГОСТ 2016-86*. Калибры резьбовые. Технические условия, — М.: Изд-во стандартов, 1987. — 6 с.

9. ГОСТ 24642-81. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1990.— 68 с.

10. ГОСТ 24795-2004. Резьба метрическая. Основные размеры. — М.: Стан-дартинформ, 2005. — 16 с.

11. ГОСТ 24939-81. Калибры для метрической резьбы. Виды. — М.: Изд-во стандартов, 1981.— 21 с.

12. ГОСТ 26.203-81. Комплексы измерительно-вычислительные. Признаки классификации. Обшие требования. — М.: Изд-во стандартов, 1982.— 14 с.

13. ГОСТ 27284-87. Калибры. Термины и определения, — М.: Изд-во стандартов, 1987. — 8 с.

14. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения. — М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001.— 7 с.

15. ГОСТ Р 50056-92. Зависимые допуски формы, расположения и координирующих размеров. Основные положения по применению. — М.: Изд-во стандартов, 1992. — 34 с.

16. ГОСТ Р 53089-2008 (ИСО 5458:1998). Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Установление позиционных допусков. — М.: Стандартинформ, 2009.

17. ГОСТ Р ИСО 9000-2008. Система менеджмента качества. Основные положения и словарь. — М.: ОАО «ВНИИС», 2009. — 35 с.

18. Гуртовец, А. Метрология цифровых измерений / А. Гуртовец // Современные технологии-автоматизации. — 2008.— № 1.— С. 66-74.

19. Гуртовец, А. Метрология цифровых измерений / А. Гуртовец // Современные технологии автоматизации. — 2008. — № 2. — С. 80-88.

20. Деннис, Д. Численые методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений / Д. Деннис, Р. Шнабель. — М.: Мир, 1988. — 440 с.

21. Зубарев, Ю. Автоматизация измерения отклонений прямолинейности образующих конических поверхностей на координатно-измерительных машинах / Ю. Зубарев, С. Косаревский // Известия вузов. Чёрная металлургия. — 2008. — Т. 11. — С. 67-68.

22. Зубарев, Ю. Интеграция контроля геометрических параметров деталей с помощью измерительно-вычислительных комплексов в современном машиностроении / Ю. Зубарев, С. Косаревский // Вестник машиностроения. — 2008. — Т. 11. — С. 83-86.

23. Зубарев, Ю. Распространение ошибки методом Монте-Карло для анализа неопределённости соответствия позиционным допускам / Ю. Зубарев, С. Косаревский // Технология машиностроения. — 2009. — Т. 9. — С. 42-45.

24. Зубарев, Ю. Автоматизация технических измерений с помощью параметрического программирования / Ю. Зубарев, В. Лудыков, С. Косаревский // Технология машиностроения. — 2009. — Т. 5. — С. 31-34.

25. Кнут, Д. Всё про Т^Х / Д. Кнут. СПб.: Питер, 2003. - 560 с.

26. Кнут, Д. Искусство программирования. Том 2. Полу численные алгоритмы / Д. Кнут. — М.: Вильяме, 2007. — 832 с.

27. Колыбенко, Е. Системные знания теории базирования в машиностроении / Е. Колыбенко // Вестник машиностроения. — 2004.— № 6.— С. 58-68.

28. Колыбенко, Е. Системные знания теории базирования в машиностроении / Е. Колыбенко // Вестник машиностроения.— 2005.— № 11.— С. 49-55.

29. Контрольно-измерительные системы в машиностроении / А. Воево-дов, Б. Воскобойников, М. Гречиков, Г. Гуськов // Комплект: ИТО,— 2007.- № 7.-С. 16-24.

30. Контрольно-измерительные системы в машиностроении / А. Воево-дов, Б. Воскобойников, М. Гречиков, Г. Гуськов // Комплект: ИТО.— 2007. № 8. - С. 8-10.

31. Координатно-измерительная машина Prismo 5/7. Руководство пользователя. — Carl Zeiss IMT GmbH, 2003.

32. Координатные измерительные машины и их применение. Методы и единицы измерения / В. Гапшис, А. Каспарайтис, М. Модестов, и др. — М.: Машиностроение, 1988. — 328 с.

33. Королёва, Е. Неопределённость базирования заготовок / Е. Королёва // Машиностроитель. — 2000. — № 3. — С. 24-25.

34. Косаревский, С. Обзор компилятора Free Pascal Compiler / С. Косарев-ский // Программист. — 2001. — Т. 8. — С. 68-71.

35. Косаревский, С. Интеграция внешних программных модулей с метрологическим программным обеспечением Calypso для автоматизации расчётов в процессе измерений / С. Косаревский // Технология машиностроения. — 2008. — Т. 8. — С. 37-39.

36. Косаревский, С. Контроль резьбовых калибров-колец большого диаметра с помощью гладких непроходных неполных калибров-пробок. Проблема деформаций / С. Косаревский // Инструмент и технологии. — 2008. — Т. 28-28. С. 65-70.

37. Косаревский, С. Практический расчёт соответствия позиционным допускам группы отверстий без указанной базы, обеспечивающий собираемость / С. Косаревский // Автоматизация и современные технологии. 2008. - Т. 7. - С. 3-6.

38. Косаревский, С. Проблема базирования при измерении шага резьб большого диаметра приборами для измерения профиля / С. Косаревский // Измерительная техника. — 2008. — Т. 12. — С. 13-16.

39. Косаревский, С. Влияние скорости и стратегии сканирования на координатно-измерительной машине на точность измерения внутреннего диаметра резьбовых отверстий / С. Косаревский // Машиностроитель. 2009. - Т. 1. - С. 39-41.

40. Косаревский, С. О проблеме точности измерений па коордипатно-измерительных машинах / С. Косаревский, В. Лудыков // Инструмент и технологии. — 2007. — Т. 26-27. — С. 93-95.

41. Латышев, П. Каталог САПР. Программы и производители / П. Латышев. — М.: Солон-Пресс, 2006. — 608 с.

42. Ли, К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / К. Ли.- СПб.: Питер, 2004.- 560 с.

43. Лоусон, Ч. Численное решение задач методом наименьших квадратов / Ч. Лоусон, Р. Хенсон. — М.: Наука, 1986. — 232 с.

44. Марков, Н. Взаимозаменяемость и технические измерения / Н. Марков. — М.: Изд-во стандартов, 1983.— 288 с.

45. Марков, Н. Метрологическое обеспечение в машиностроении / Н. Марков. — М.: «Станки», 1995. — 468 с.

46. Марков, Н. Определение диаметра прилегающего цилиндра / Н. Марков, С. Вайханский // Вестник машиностроения.— 1983.— № 2.— С. 35-37.

47. Марков, Н. Влияние отклонения от круглости поверхностей циллиндри-ческих изделий на точность их центрирования / Н. Марков, Н. Гипп // Вестник машиностроения. — 1979. — № 5. — С. 14-17.

48. Маталин, А. Технология машиностроения: Учебник. 2-е изд., испр. / А. Маталин. — СПб.: Издательство «Лань», 2008.— 512 е. — (Учебник для ВУЗов. Специальная литература).

49. Метерский, В. Контроль геометрических параметров профиля деталей сложной формы с применением компьютерных технологий / В. Метерский, П. Рудаева // Известия вузов. Чёрная металлургия. — 2006. — № 7. С. 66-67.

50. МИ 1317-2004. Рекомендация. ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров. — М.: ВНИИМС, 2004. — 50 с.

51. МИ 1904-88. Рекомендация. Калибры резьбовые цилиндрические. Методика контроля. — М.: Изд-во стандартов, 1989. — 58 с.

52. МИ 2552-99. Рекомендация. ГСИ. Применение Руководства по выражению неопределенности измерений. — СПб.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 1999. — 31 с.

53. Палей, М. Нормы взаимозаменяемости в машиностроении. Справочник-транслятор / М. Палей, В. Брагинский. — М.: Наука и техника, 1997. — 656 с.

54. Петров, В. Применение геодезической системы ECDS3 для контроля геометрии путей подъёмного оборудования реакторного зала / В. Петров // Сборник трудов молодых учёных Санкт-Петербургского государственного горного института. — 1996.— С. 43-46.

55. Петров, В. Исследование плоскости и прилигания поверхностей крупногабаритных деталей промышленно-геодезической системой ECDS3 / В. Петров, С. Топорков // Новое в теории точности и качества машин и приборов. — 1996. — Т. 4. — С. 20-26. — Препринт 130.

56. Расчёт деформации приспособления для закрепления концевых мер длины, предназначенного для поверки координатно-измерительных машин / М. Захаров, С. Косаревский, В. Лудыков, Е. Соколов // Молодой учёный. — 2009. — Т. 4. — С. 7-10.

57. РТМ 2 Н20-13-85 Методика измерения отклонений от круглости деталей на координатных измерительных машинах и приборах, оснащённых вычислительной техникой. — М.: ВНИИТЭМР, 1986.— 19 с.

58. РТМ 2 Н20-17-86. Методика измерения отклонения формы и расположения поверхностей на координатных измерительных машинах и приборах, оснащённых вычислительной техникой. Термины, определения, основные требования к измерениям. — М.: ВНИИТЭМР, 1987.— 24 с.

59. Рубинов, А. Контроль больших размеров в машиностроении: справочник / А. Рубинов. — JL: Машиностроение, 1982. — 120 с.

60. Руководство по выражению неопределенности измерения. Пер. с англ. под науч. ред. проф. В.А. Слаева. — СПб.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 1999.— 134 с.

61. Системы технического зрения: Справочник / В. Сырямкин, В. Титов, Ю. Якушенков и др. — Томск: Радио и связь, 1993. — 367 с.

62. Соболь, И. Численные методы Монте-Карло / И. Соболь. — М.: Наука, 1973, — 312 с.

63. Суслин, В. Современые методы измерения и контроля в машиностроении / В. Суслин, А. Джунковский // Технология машиностроения. — 2004. — № 5.—С. 49-51.

64. Сысоев, Ю. Координатные методы контроля геометрии поверхностей изделий машиностроения. Методы контроля профилей деталей машин / Ю. Сысоев // Справочник. Инженерный журнал.— 2007.— № 2.— С. 19-25.

65. Сысоев, Ю. Координатные методы контроля геометрии поверхностей изделий машиностроения. Пространственные методы контроля поверхностей деталей машин / Ю. Сысоев // Справочник. Инженерный журнал. — 2007. № 5. — С. 16-22.

66. Сысоев, Ю. Координатные методы контроля геометрии поверхностей изделий машиностроения. Пространственные методы контроля поверхностей деталей машин (продолжение) / Ю. Сысоев // Справочник. Инженерный журнал. — 2007. — № 6. — С. 21-25.

67. Сысоев, Ю. Выбор частоты дискретизации профилей крупногабаритных цилиндрических изделий энергетического машиностроения / Ю. Сысоев, В. Магдеев, Л. Кравчук // Измерительная техника.— 1997. — № 3. С. 28-32.

68. Таненбаум, Э. Современные операционные системы / Э. Таненбаум,— СПб.: Питер, 2007. 1040 с.

69. Тейлор, Д. Введение в теорию ошибок / Д. Тейлор. — М.: Мир, 1985. — 272 с.

70. Фаронов, В. Turbo Pascal 7. Практика программирования (7-е издание) / В. Фаронов. — М.: Нолидж, 2001. — 416 с.

71. Федеральный закон №102 от 26 июня 2008 года об обеспечении единства измерений // Рос. газета / Российская Федерация. Законы. — 2008. —2 июля. — С. 4.

72. Форсайт, Д. Машинные методы математических вычислений / Д. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. — М.: Мир, 1980. — 280 с.

73. Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование / Д. Хим-мельблау. — М.: Мир, 1975. — 536 с.

74. Хорн, Б. Зрение роботов: Пер. с англ. / Б. Хорн. — М.: Мир, 1989. — 487 с.

75. Assessment of uncertainties in dimensional metrology by Monte Carlo simulation: proposal of a modular and visual software / H. Schwenke, B. Siebert, F. Waeldele, H. Kunzmann // Annals of CIRP.— 2000.- Vol. 49.-Pp. 395-398.

76. Automatic execution of inspection plans with the I-H- DME interface for industrial coordinate measurements / S. Topfer, G. Linss, M. Rosenberger et al. // Metrology and Measurement Systems.— 2007.— Vol. 14, no. 1.— Pp. 71-87.

77. Biberoglu, E. A survey of industrial experiences with CMM and the teaching of CMM practices / E. Biberoglu, H. Haddad // Journal of Computing Sciences in Colleges. — 2002. — December. — Vol. 18, no. 2,— Pp. 143-152.

78. Bosch, J. Coordinate measuring machines and systems / J. Bosch. — New York: Marcel Dekker Inc., 1995.

79. Calypso Metrology Software. User Guide. Rev.4.0. — Oberkochen: Carl Zeiss1.T GmbH, 2004.1

80. Carmignato, S. A New Method for Thread Calibration on Coordinate Measuring Machines / S. Carmignato, L. De Chiffre // CIRP Annals — Manufacturing Technology. — 2003. — Vol. 52, no. 1. — Pp. 447-450.

81. Сauchick-Miguel, P. Factors which influence CMM touch trigger probe performance / P. Cauchick-Miguel, T. King // International Journal of Machine Tools and Manufacture. — 1998. — March. — Vol. 38, no. 4. — Pp. 363374.

82. Cox, M. Measurement of artefacts using repositioning methods / M. Cox, A. Forbes; NPL Report CLM 2. National Physics Laboratory. — Teddington. Middlesex. United Kingdom, 1997. — November.

83. Curtis, M. Handbook of dimensional measurement. 4th edition / M. Curtis, F. Far ago. — Industrial Press Inc., 2007.

84. Dennis, J. J. Nonlinear least-squares / J. J. Dennis // State of the Art in Numerical Analysis ed. D. Jacobs. — 1977. — Vol. 6, no. 3. — Pp. 269-312.

85. Dhanish, P. Effect of CMM point coordinate uncertainty on uncertainties in determination of citcular features / P. Dhanish, J. Mathew // Measurement. 2006. - Vol. 39. - Pp. 522-531.

86. Dieck, R. Measurement uncertainty: methods and applications. 4th edition / R. Dieck. New York: ISA, 2007. - 278 pp.

87. Dimensional Measuring Equipment Interface / H. Biedenbach, J. Brun-ner, K. Glasner et al. // I++ DME. — 2005.— (http://www. inspection-plusplus. org).

88. Duda, R. Use of the Hough transformation to detect lines and curves in pictures / R. Duda, P. Hart // Comm.ACM. — 1972. — January. — Vol. 15. — Pp. 11-15.

89. Error compensation for CMM touch trigger probes / W. Estler, S. Phillips,

90. B. Borchardt et al. // Precision Engineering. — 1996. — October. — Vol. 19, no. 2. Pp. 85-97.

91. Etesami, F. Tolerance verification through manufactured part modelling / F. Etesami // Journal of manufacturing systems. — 1988. — Vol. 7, no. 3. — Pp. 223-232.

92. Farmer, L. Tolerance technology — Computer based analysis / L. Farmer,

93. C. Gladman // Annals of the CIRP. — 1986. — Vol. 35, no. l.-Pp. 7-10.

94. Farooqui, A. Methods and artifacts for comparison of scanning CMM performance / A. Farooqui, P. Morse // Transactions of the ASME.— 2007.— March. Vol. 7. - Pp. 72-80.

95. Feng, S. A review of current geometric tolerancing theories and inspection data analysis algorithms / S. Feng, T. Hopp; NIST Report NISTIR 4509. -1995. — February.

96. Gallas, J. PCM Practical Examples / J. Gallas // Zeiss CMM User Conference. — Tuscon: 2007. — October 26th.

97. Gendron, B. Parallel Branch-and-Bound Algorithms: Survey and Synthesis / B. Gendron, T. Cranic // Operations Research. — 1994.— Vol. 42.— Pp. 1042-1066.

98. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC and OIML. Second Edition. 1995.

99. Hassler, T. New Features in Calypso 4.8 / T. Hassler // Zeiss CMM User Conference. — Charlotte: 2008. — October 9th.

100. Норр, Т. The sensitivity of three-point circle fitting / T. Hopp; NIST Report NISTIR 5501. 1994. - September.

101. Horn, B. Closed-Form Solution of Absolute Orientation Using Unit Quaternion / B. Horn // Journal of the Optical Society Of America A: Optics, Image Science, and Vision. — 1987. — Vol. 4, no. 4. — Pp. 629-642.

102. Horn, B. Closed-Form Solution of Absolute Orientation Using Orthonormal Matrices / B. Horn, H. Hilden, S. Negahdaripour // Journal of the Optical Society Of America A: Optics, Image Science, and Vision. — 1988. — July. — Vol. 5, no. 7.-Pp. 1127-1135.

103. Ichimura, M. Adaptive Monte Carlo Method for Solving Constrained Minimization Problem in Integer Non-Linear Programming / M. Ichimura, K. Wakimoto // Lecture Notes In Computer Science. — 1974. — Vol. 27. — Pp. 334-342.

104. Inspection method for geometrical tolerance using virtual gauges / P. Ikonomov, H. Okamoto, F. Tanaka, T. Kishinami // Robotics and Automation. Proceedings. IEEE International Conference. — Vol. 1. — 1995. — May 21st-27th. Pp. 550-555.

105. ISO 10303-1:1994. Industrial automation systems and integration — Product data representation and exchange. — 1994.

106. ISO 1101:2004. Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Tolerances of form, orientation, location and run-out. — 2004.

107. ISO 1502:1996. ISO general-purpose metric screw threads Gauges and gauging. — 1996.

108. ISO 5458:1998. Геометрические характеристики изделий (GPS). Проставление геометрических допусков. Проставление позиционных допусков.- 1998.

109. J., W. Form- und Lagetoleranzen. Handbuch fur Studium und Praxis. 3. Auflage / W. J. Hanser Verlag, 2005.

110. JCGM 101:2008. Evaluation of measurement data — Guide to the expression of Uncertainty in Measurement. Propogation of distributions using Monte

111. Carlo method. — First edition. — Tech. rep. Joint Committee for Guides in Metrology., 2008.

112. KetharaT. A Survey of Mathematical Methods for the Construction of Geometric Tolerance Zones / T. Kethara, E. Morse, R. Wilhelm // Journal of Computer and Information Science and Engineering. — 2003. — Vol. 3, no. 1.- Pp. 64-75.

113. Kosarevskii, S. Determining alignment in measurement of a large-diameter thread by means of devices for profile measurement / S. Kosarevskii // Measurement Techniques. — 2008. — December. — Vol. 51, no. 12.— Pp. 12731278.

114. Kosarevsky, S. Practical way to measure large-scale 2D surfaces using repositioning on coordinate-measuring machines / S. Kosarevsky // arXiv.org (Instrumentation and Detectors). — 2009.— August.— arXiv:0908.3209vl physics.ins-detj.

115. Kumbakonam, A. Lean CMM. Automating Calypso measurement using PCM and VB / A. Kumbakonam // Zeiss CMM User Conference. — Tuscon: 2007. — October 26th.

116. Law, A. Polar Method / A. Law, W. Kelton // Simulation modeling and analysis. — Boston: McGraw-Hall, 2001. — P. 466.

117. Levenberg, K. A Method for the Solution of Certain Non-Linear Problems in Least Squares / K. Levenberg // The Quarterly of Applied Mathematics.— 1944.-Vol. 2.-Pp. 164-168.

118. Lin, V. Variational geometry in computer-aided design / V. Lin, D. Gos-sard, R. Light // Computer graphics. — 1981. — August. — Vol. 15, no. 3. — Pp. 171-177.

119. Lin, У. CAD-based CMM dimensional inspection path planning — a generic algorithm / Y. Lin, R. Mahabaleshwarkar, E. Massina // Robotica.— 2001.-March.-Vol. 19, no. 2. — Pp. 137-148.

120. Liu, Q. On the effects of CMM measurement error on form tolerance estimation / Q. Liu, C. Chuck Zhang, H. Ben Wang // Measurement. — 2001. — Vol. 30, no. 1.- Pp. 33-47.

121. Marquardt, D. An Algorithm for Least-Squares Estimation of Nonlinear Parameters / D. Marquardt // SIAM Journal on Applied' Mathematics.— 1963. Vol. 11. — Pp. 431-441.

122. MiKTjgjX Project Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www. miktex.org, свободный. — Загл. с экрана.

123. More, J. The Levenberg-Marquardt Algorithm: Implementation and Theory / J. More // Numerical Analysis, ed. G. A. Watson, Lecture Notes in Mathematics. — Springer Verlag, 1977. — Pp. 105-116.

124. Pairel, E. Three-Dimensional Verification of Geometric Tolerances With the «Fitting Gauge» Model / E. Pairel // Journal of Computing and Information Science in Engineering. —'2007. — March. — Vol. 7, no. 1. — Pp. 26-30.

125. Pairel, E. Virtual Gauge Representation for Geometric Tolerances in CAD-CAM Systems / E. Pairel, P. Hernandez, M. Giordano // Models for computer aided tolerancing in design and manufacturing. — Springer Netherlands, 2007. Pp. 3-12.

126. Pereira, P. Characterization and Compensation of Dynamic Errors of a Scanning Coordinate Measuring Machine / P. Pereira, R. Hocken // Precision Eng. — 2007. — Vol. 31, no. 1. — Pp. 22-32.

127. Perthometer Concept. Operating Instructions. — Gottingen: MAHR GmbH,2004.

128. Pfeifer, T. Coordinate metrology and CAx-application in industrial production / T. Pfeifer, D. Inkamp, R. Schmitt. — Hanser Verlag, 2006.

129. Phillips, S. Performance evaluations / S. Phillips // J.Bosch (Ed.) Coordinated Measuring Machines and Systems. — New York: Marcel Deker Inc, 1991.-Pp. 137-225.

130. Qian, X. Admissible Transformation Volume for Part Dimensional Quality Gauging / X. Qian, D. Robinson, J. Ross // Computer-Aided Design.—2005. November. - Vol. 37, no. 13.-Pp. 1335-1352.

131. Requicha, A. Toward a theory of geometric tolerancing / A. Requicha // International Journal of Robotics Research. — 1983. — Vol. 2, no. 4. — Pp. 4560.

132. Resch, J. I++ DME. The Specification. The Implementation / J. Resch // ia.cmm International Conference.— Sinsheim (Germany): 2005. —April 28th.

133. Rogers, D. Constrained (3-spline curve and surface fitting / D. Rogers, N. Fog // Computer-aided Design. — 1989. — December. — Vol. 21, no. 10. — Pp. 641-648.

134. Romano, D. Inspecting geometric tolerances: Uncertainty analysis in position tolerances control on Coordinate Measuring Machines / D. Romano, G. Vicario // Statistical Methods and Applications.— 2002.— Vol. 11, no. 1. —Pp. 83-94.

135. Rossignac, J. Offsetting operations in solid modelling / J. Rossignac, A. Requicha // Computer-aided Geometric Design. — 1986. —Vol. 3. — Pp. 129148.

136. Schulungsunterlage Calypso PCM 3.8. — Aalen: Carl Zeiss 3D Metrology Services GmbH, 2003.

137. Styli and accessories. Technical specifications. — Wotton-under-Edge: Ren-ishaw Pic, 2007.

138. Swornowski, P. The error occuring in the CMM fitting method / P. Swornowski, M. Rucki // Measurement Science Review. — 2003. — Vol. 3, no. 3, — Pp. 135-138.

139. Szelewski, M. Free surface scanning with CMM and its reproduction in,CAD' system / M. Szelewski, H. Grzelka, B. Barisic // Eng. Review. — 2007.— Vol. 27, no. 1.- Pp. 7-12.

140. Taguchi, G. Introduction to quality engineering / G. Taguchi. — Asian Pro-dictivity Organisation, 1988.

141. TYaceability of Coordinate Measurements According to the Method of the Virtual Measuring Machine / E. Trapet, M. Franke, F. Hartig et al.; Final Project Report MAT1-CT94-0076, PTB-report F-35, Part 1 and 2. 1999.

142. Trapet, E. The Virtual CMM Concept. Advanced Mathematical Tools in Metrology / E. Trapet, F. Waldele // World Scientific Publ. Сотр.— 1996. Pp. 238-247.

143. Umeyama, S. Least-squares estimation of transformation parameters between two point patterns / S. Umeyama // IEEE PAMI. — 1991. — April. — Vol. 13. Pp. 376-380. — Препринт 130.

144. Utpal, R. Computational methodologies for evaluating form and positional tolerances in a computer integrated manufacturing system / R. Utpal // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. — 1995. — Vol. 10, no. 2.-Pp. 110-117.

145. Weckenmann, A. AUKOM training concept for Coordinate Metrology / A. Weckenmann, S. Beetz // Probing. — 2003. — Vol. 9. — Pp. 12-13.

146. Weckenmann, A. EUKOM — European Training for Coordinate Metrology / A. Weckenmann, S. Beetz // Politenico di Milano (publ.): International IMS Forum 2004 — Global Challenges in Manufacturing. — Cernobbio Italy: 2004. —May 17th-19th. Pp. 1381-1389.

147. Weite, R. «Metrology Standards Activities» at the Automotive Industry Action Group (AIAG) / R. Weite // ia.cmm International Conference. — Sinsheim (Germany): 2005. —April 28th.

148. Wirnsberger, C. Calypso 4.6 New Features / C. Wirnsberger // Zeiss CMM User Conference. — Tuscon: 2007. — October 26th.

149. Wozniak, A. Metrological feasibilities of CMM touch trigger probes. Part I: 3D theoretical model of probe pretravel / A. Wozniak, M. Dobosz // Measurement. — 2003. — December. — Vol. 34, no. 4. — Pp. 273-286.

150. Wozniak, A. Metrological feasibilities of CMM touch trigger probes. Part II: Experimental verification of the 3D theoretical model of probe pretravel / A. Wozniak, M. Dobosz // Measurement. — 2003. — December. — Vol. 34, no. 4. Pp. 287-299.

151. Zhengyl, Y. Inspection path generation in Haptic Virtual CMM / Y. Zhengyl, C. Yonghua // Computer-Aided Design & Applications.— 2005. Vol. 2, no. 1-4. - Pp. 273-282.1. Предметный указатель

152. Calypso, 49, 69, 75, 83 CMM-OS, 10

153. Абилайна—Нанитса—Рима, 56, 67математическая, 59, 93моделирование, 30, 31, 33, 37

154. Оптимизация нелинейная, 16 численная, 24, 25, 28

155. Преобразование аффинное, 21, 24 координат, 16, 21 Хафа, 20 Прибор

156. Carl Zeiss Jena U233, 49 Carl Zeiss PRISMO 10 S-ACC, 49, 93, 95