автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Методы и аппаратура динамического реконструктивного контроля размеров и формы микрообъектов массового производства

Р Г Б ОД 1 5 ДЕК 1936

На правах рукописи

ДОМОРАЦКИЙ ЕВГЕНИЙ ПЕТРОВИЧ

МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ДИНАМИЧЕСКОГО РЕКОНСТРУКТИВНОГО КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ МИКРООБЪЕКТОВ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

г- 05.11.16 - Информационно-измерительные системы.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском институте научно-производственного объединения "Луч".

Научный консультант

доктор технических наук, с.н.с. Олейников П.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Левин Г. Г. доктор технических наук, профессор Ларкин А.И. доктор физ. мат. наук, профессор Рыкалин В. И.

Ведущая организация - Российский научный центр "Курчатовский

институт".

Защита состоится "...".......... 199 г. в .... час. ... мин.

на заседании диссертационного совета Д. 041.01.02 при Всероссийском научно-исследовательском институте оптико-физических измерений по адресу: 103031. г. Москва, ул. Рождественка д.27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ оптико-физических измерений.

Автореферат разослан "..."......... 199 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь диссертацонного совета, к.т.н.. с.н.с.

С.В.Тихомиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время трудно найти отрасль народного хозяйства не связанную с производством иди применением микрообъектов различной физической природы с размерами от нескольких микрометров до десятков миллиметров, имеющими в общем случае неправильную форму. К таким микрообъектам относятся, например гранулы порошков и алмазов, разнообразные шарики, гранулированные медпрепараты и продукты питания, элементы ядерного топлива, капли органических и неорганических жидкостей, частицы аэрозолей и т. д. К основным характеристикам, определяющим физические и потребительские свойства микрообъектов, а также изделий, материалов и веществ на их основе, относятся геометрические характеристики. Поэтому актуальными для любых микрообъектов, независимо от их агрегатного состояния и области использования, являются вопросы контроля их геометрических размеров и формы. В последние годы с появлением новых высокопроизводительных и наукоемких технологий, требования к качеству геометрического контроля микрообъектов значительно возросли. Потребовались методы и аппаратура способные осуществлять достоверный с микронной точностью контроль и оперативное управление качеством продукции непосредственно в процессе ее производства (в режиме on-line).

Наибольшее значение решение этих вопросов имеет для отраслей. связанных с вредным, массовым производством особо важных, сложных и точных изделий, где необходимы полная автоматизация технологических процессов и автоматический неразрушающий пооперационный контроль качества готовой продукции. Например, в атомной промышленности, к подобной продукции относится гранулированное ядерное топливо высокотемпературного газоохлажда-емого реактора (ВТГР), геометрический контроль которого, с целью безопасной и экономичной работы АЭС, необходимо осущест-

влять на всех технологических этапах производства от капель исходных растворов до шаровых твэлов.

Таким образом современный геометрический контроль микрообъектов массового производства, ввиду их сложности, различия физической природы, большого диапазона размеров, многообразия формы и специфики поверхности должен обладать качественно новой совокупностью свойств. Он должен быть автоматическим быстродействующим (20 - 100 мо/с) бесконтактным дифференциальным динамическим объемным прецизионным и достоверным (до 0,95). Кроме того, контроль должен быть управляющим, т.е. обеспечивать функции измерения, обработки, анализа, классификации, сортировки, счета и дозирования микрообъектов в реальном' масштабе времени с быстропротекающим динамическим процессом их транспорта на позицию контроля, при этом его результаты для каждого изделия и их партии должны быть независимыми. Такой контроль позволит не только целенаправленно управлять качеством разнообразной продукции, но и формировать ее новые заданные свойства.

Состояние проблемы. Анализ состояния в области геометрического контроля микрообьектов показывает, что традиционные и специальные методы и средства контроля не удовлетворяют в полной мере указанным требованиям, т.к. они либо не способны выполнять объемные измерения (например, микроскопический метод), либо предполагают разрушение или контакт с контролируемым изделием (металлография, ситовый и седиментационный методы), либо не позволяют контролировать движущиеся объекты и малопроизводительны (радиография, томография). При этом большинство этих методов предназначены только для контроля средних размеров микрообъектов по их выборке и не способны контролировать форму отдельных изделий (ситовый, седиментационный. кондукто-метрический. интегрально-оптический методы). Лучшими среди динамических дифференциальных методов контроля, как размеров, так и формы являются оптико-электронные теневые проекционные

методы, однако они не являются управляющими и не обладают необходимым сочетанием точности и достоверности.

Кроме того в практике отсутствуют функциональные характеристики основных проекционных методов динамического контроля микрообъектов, основанных на различных физических принципах, по быстродействию, точности и достоверности, а также методология их получения и общая база систематического сравнения их качества. Практически отсутствует также проблемно-ориентированный набор унифицированных функциональных технических и программных модулей, необходимый и достаточный для построения современных прикладных приборов и систем геометрического контроля микрообъектов методом проектной компоновки. В результате вопросы выбора и применимости методов и средств для решения конкретных практических задач контроля приходится решать или на основе интуиции, или на основе проводимых каждым пользователем специальных экспериментальных исследований, что приводит к снижению качества контроля, потере времени и дополнительным затратам. Указанные факторы сдерживают прогресс в области теории и практики гранулометрии.

Цель и основные задачи исследований. Цель настоящей работы заключается в развитии перспективного направления гранулометрии путем решения комплексной проблемы по созданию и применению принципиально новых методов и аппаратуры динамического реконструктивного управляющего контроля размеров и формы микрообъектов массового производства.

Решение этой проблемы осуществляется на основе системного подхода путем разработки принципов, теоретических и методических положений, создания ряда базовых методических, технических и программных средств, а также разработки автоматической аппаратуры для решения практических задач геометрического контроля микрообъектов.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих основных задач:

- выбор оптимальных геометрических характеристик, описывающих размеры и форму микрообъектов;

- разработка принципов и теоретических положений статистической реконструкции размеров и формы выпуклых объектов по контурам теневых проекций;

- разработка методов динамического управляющего оптико-электронного контроля геометрических характеристик микрообъектов с реконструкцией по контурам изображений теневых проекций:

- разработка математических моделей операций, методов и характеристик проекционного динамического контроля микрообъектов, а также методик и технических средств для их статистических исследований;

- определение принципов сравнения и получение функциональных характеристик качества различных методов проекционного динамического контроля размеров и формы микрообъектов по быстродействию, точности и достоверности;

- разработка и исследование базового набора унифицированных технических средств для построения приборов и систем телевизионного управляющего контроля, транспорта, сортировки и дозирования микрообъектов по размерам и форме;

- создание автоматической аппаратуры для динамического управляющего контроля геометрических характеристик различных микрообъектов массового производства.

Поставленные задачи решались путем сочетания аналитических и экспериментальных исследований на основе стереологии. аналитической геометрии, теории исследования операций, математической статистики, прикладной математики, теории информации и измерений, а также системотехники, схемотехники, оптики, точной механики, полупроводниковой электроники, автоматики и вычислительной техники.

Диссертация является итогом ряда научно-исследовательских работ, проведенных под руководством и при непосредственном участии автора за период с 1981 по 1994 гг.

Научная новизна работы. Осуществлена теоретическая разработка. обобщение и решение научной проблемы - создание методов и аппаратуры динамического реконструктивного управляющего контроля геометрических характеристик микрообьектов массового производства, в рамках которой:

1. Предложена идея, а также разработаны принципы и теоретические положения статистической реконструкции размеров и формы микрообъектов по контурам изображений триады взаимно-ортогональных теневых проекций, в том числе: определены оптимальные характеристики и математические модели, описывающие геометрические размеры и форму микрообъектов; определены оптимальный вид первичной информации о размерах и форме микрообъектов. ее базовые элементы, способы их получения и анализа; разработан метод параллельных касательных для автоматического измерения габаритных размеров контуров изображений проекций; получены аналитические зависимости размеров базовых элементов теневых проекций от линейных размеров и пространственной ориентировки математических моделей, аппроксимирующих размеры и форму микрообъектов; получены аналитические зависимости статистической реконструкции размеров и формы выпуклых объектов, основанные на различных аппроксимациях и различных базовых элементах взаимно-ортогональных теневых проекций.

2. Разработаны принципиально новые методы динамического телевизионного реконструктивного управляющего контроля размеров и формы микрообъектов, в том числе - метод площадей, метод одномерных проекций, статистический метод, метод площадей и проекций, минимаксный метод и метод обобщенной аппроксимации.

3. Разработаны математические и физические модели, методики и принципы построения автоматизированной системы для статистических исследований операций, методов и характеристик дифференциального динамического контроля размеров и формы микрообъектов.

4. Предложен информационный подход для систематического

сравнения характеристик качества методов геометрического контроля микрообъектов, основанных на различных физических принципах. Определены численные значения информативности шести основных видов первичной проекционной информации, получены соответствующие экспериментальные распределения и определены виды аппроксимирующих их известных распределений.

5. Получены функциональные зависимости погрешностей и быстродействия метода параллельных касательных от углового шага и размера области анализа вогнутости контура изображения. Определены оптимальные значения этих параметров.

6. Впервые получены сравнительные функциональные зависимости погрешностей, доверительных вероятностей и быстродействия ряда объемных методов динамического контроля среднего эквивалентного диаметра и коэффициента несферичности микрообъектов от их размеров и формы.

7. Определены закономерности влияния топологии взаимной ориентировки теневых проекций на точность и достоверность контроля размеров и формы микрообъектов. Установлено, что оптимальной топологией ориентировки плоскостей проекций является их взаимная ортогональность.

8. Разработаны и исследованы принципы построения комплекса базовых технических модулей и специального сервисного оборудования для реализации основного набора операций новых методов контроля микрообъектов - получения импульсных оптико-электронных изображений теневых проекций, обработки и анализа видеоинформации, а также дозирования, транспорта и сортировки микрообъектов по размерам и форме в реальном масштабе времени.

9. Разработана концепция построения комплекса автоматических установок для управляющего контроля и сортировки по размерам и форме микрообъектов массового производства различного назначения, на примере элементов гранулированного ядерного топлива ВТГР, как наиболее сложных по совокупности геомет-

- 9 -

рических и физических характеристик.

Практическая ценность и использование. 1. Впервые создан ряд методов, позволяющих осуществить в совокупности высокопроизводительный автоматический бесконтактный динамический дифференциальный многомерный прецизионный достоверный контроль и сортировку микрообьектов массового производства по среднему эквивалентному диаметру и коэффициенту несферичности в реальном масштабе времени. Обладая различными возможностями по диапазону измерений, быстродействию, точности и достоверности эти методы позволяют оптимально решать широкий круг ранее недоступных практических задач гранулометрии. По характеристикам качества они в 10 - 20 раз превосходят традиционные и защищены двумя авторскими свидетельствовами на изобретения. Предложенные, методы успешно использованы в ВНИИТФА, НПО "Луч". ВНИИНМ. Институте механики МГУ, НИИ "Полюс", МИФИ и Московском заводе полиметаллов для управляющего контроля, классификации и сортировки по размерам и форме микрообъектов различной физической природы, агрегатного состояния и назначения.

2. Математические и физические модели, методики и.алгоритмы статистического проекционного анализа внедрены и использованы во ВНИИТФА и Институте механики МГУ для создания и применения автоматизированной программно-аппаратной системы научных исследований (АСНИ) "Алгоритмы и комплекс программ исследования методов и средств контроля геометрических характеристик сферического топлива". Эта система использована в ряде НИР по разработке и исследованию различных методов и аппаратуры контроля топливных элементов ВТГР, что позволило существенно повысить качество и оптимизировать структуру разработок, а также сократить их сроки и стоимость. Расчетный годовой экономический эффект от использования системы только в двух НИР, в ценах 1987г.. составил около 200 тыс.руб.

3. Впервые с помощью АСНИ получены сравнительные функциональные характеристики качества различных (традиционных и но-

вых) методов проекционного контроля размеров и формы микрообъектов по быстродействию, точности и достоверности. Благодаря этому в практике гранулометрии появилась возможность количественно обоснованного выбора эффективных методов и средств динамического контроля микрообъектов.

4. Создан комплекс базовых унифицированных технических модулей для применения в качестве основных структурно-функциональных компонентов при построении методом проектной компоновки приборов, установок и систем оптико-электронного телевизионного проекционного контроля, транспорта, сортировки, счета и дозирования микрообъектов по размерам и форме. Он включает в себя: лазерно-оптическую импульсную осветительную систему; универсальный электронный блок управления импульсными источниками света; оптическую систему формирования изображений с блоком автоматического изменения масштаба изображения; микротелевизионную матричную ПЗС-камеру; кварцевый генератор телевизионных синхросерий; цифровой автомат обработки и анализа кадра изображения; универсальный адаптер сопряжения оптико-электронных датчиков с 16 разрядной ЭВМ; специализированный многоканальный адаптер сопряжения многомашинной вычислительной системы с различными объектами; устройство разделения, дозирования и транспорта гранул; устройство сортировки гранул. По совокупности характеристик технические средства комплекса превосходят отечественные и зарубежные аналоги и близки к пределам современных технических и метрологических возможностей. Они защищены пятью авторскими свидетельствами на изобретения. Результаты исследований и разработок данного комплекса внедрены и использованы во ВНШТФА, НТЦ "Микролазер" НИИ "Полюс", МИФИ и Московском заводе полиметаллов. Технические средства комплекса могут быть также использованы при управлении производственными процессами, в системах технического зрения и анализа изображений, телевидении и вычислительной технике.

5. Создан комплект стендового наладочного оборудования

- и -

(СНО) для статической и динамической, в режиме реального времени. проверки работоспособности технических средств комплекса на этапах их создания и эксплуатации. Технические решения, лежащие в основе СНО защищены двумя авторскими свидетельствами на изобретения. Комплект СНО использован в ВНИИТФА и НПО "Луч", при этом расчетный годовой экономический эффект, в ценах 1988г.. составил 150 тыс. руб.

6. Примером реализации содержащихся в диссертации новых принципов, теоретических положений, методов, технических и программных средств является создание в атомной промышленности оригинального комплекса автоматических установок (постов) для динамического пооперационного контроля и сортировки топливных элементов ВТГР по геометрическим размерам и форме в процессе их производства от капель исходных растворов до шаровых твэ-лов. Комплекс включает в себя:

- пост неразрушающего контроля диаметра капель ПНК-ДК, который по своим характеристикам превосходит_ отечественные и зарубежные аналоги и защищен пятью авторским свидетельствами на изобретения. ПНК-ДК апробирован при отработке золь-гель процесса каплеобразования ВНИИНМ и может быть применен для контроля капель другой физической природы;

- комплексный пост контроля и сортировки гранул по размерам, форме и плотности КПНК "Комби", осуществляющий комплексный контроль качества в общей сложности по 35 параметрам. По своим характеристикам он превосходит отечественные и зарубежные аналоги и защищен 8-ю авторскими свительствами на изобретения. КПНК "Комби" использован ВНИИТФА. НПО "Луч" и ВНИИНМ для контроля ряда изготовленных по различным технологиям опытных партий гранулированного микротоплива ВТГР, а также грану-лоподобных объектов другой физической природы, в том числе: кернов, кернов с двумя-четырьмя покрытиями. микротвэлов. стальных шариков различной несферичности, пластмассовых гранул наполнителей, гранул для шариковых катализаторов и сорбентов.

Расчетный годовой экономический эффект от использования КГ1НК для контроля ядерного микротоплива ВТГР с проектной производительностью, в ценах 1986г.. составил более 3 млн.руб.;

- пост контроля и сортировки шаровых элементов по внешним размерам ПНК ВРШЭ-1М. Технические решения, лежащие в его основе защищены двумя авторскими свидетельствами на изобретения. Пост использован НПО "Луч" для контроля опытных партий шаровых твэлов и может быть применен для контроля шаровых элементов другой физической природы. Расчетный годовой экономический эффект от использования поста с проектной производительностью, в ценах 1986г, составил 65.0 тыс.руб.

Апробация работы. Основные материалы, представленные в диссертации, были обсуждены и одобрены:

- на Межотраслевой научно-технической конференции "Методы и средства неразрушающего контроля при производстве твэл, твс и пэл для ядерных энергетических реакторов", Москва, 1984г.;

- на Научно-технической конференции "Результаты научно-исследовательских работ в области технологии, материаловедения, испытаний и контроля качества микротвзлов и твэлов на их основе", Москва, 1985г.;

- на Межотраслевом семинаре "Проблемы отработки твэлов на основе микротвзлов". Гос.НИИ НПО "Луч", Подольск. 1988г.;

- на IX и X научно-технических конференциях ученых и специалистов ВНИИРТ, Москва, 1983. 1985гг.;

на научно-технических семинарах тематического отдела и секции АСНКТ НТС ВНИИТФА, Москва. 1988-1994ГГ.;

- на научно-техническом семинаре Отдела оптоэлектроники ФИАН, Москва. 1994г.;

- на научно-технических семинарах Гос.НИИ НПО "Луч", Подольск. 1990-1996гг.;

- на научно-техническом семинаре ВНИИОФИ, Москва, 1996г.

- 13 -

Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 научные работы, в том числе 26 печатных работ, получено 9 авторских свидетельств на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения. пяти глав, заключения, списка литературы из 123 наименований. 73 рисунков, 29 таблиц, изложенных на 313 страницах и Приложения на 14 листах.

На защиту выносятся следующие положения:

1. С целью повышения (в 10-20 раз) быстродействия, точности и достоверности, динамический объемный контроль размеров и формы микрообъекта должен базироваться на статистической реконструкции трехмерного изображения его изоморфной аппроксимации по контурам импульсных дискретных изображений триады двумерных теневых проекций в реальном масштабе времени. При этом диаметр микрообъекта определяется как средний габаритный размер этого изображения, а фактор формы - как отношение его максимального и минимального габаритных размеров.

2. Оптимальной топологией пространственной ориентировки плоскостей изображений теневых проекций, обеспечивающей наибольшую точность и достоверность стереологической реконструкции размеров и формы микрообъекта, является взаимная ортого-' нальность.

3. Контроль размеров и формы изображения двумерной теневой проекции микрообъекта в реальном масштабе времени, с целью повышения точности и достоверности, осуществляется новым методом, основанным на измерении N = 180в/с£ текущих габаритных размеров дискретного контура изображения, получаемых при вращении вокруг него с угловым шагом сС системы из двух параллельных касательных.

4. Статистическая реконструкция объемного изображения выпуклого микрообъекта базируется на аппроксимации его размеров и формы эллипсоидом общего вида и осуществляется двумя но-

выми методами, в одном из которых на каждом из трех теневых изображений микрообъекта измеряется одномерная проекция и площадь двумерной проекции, а в другом - максимальный и минимальный габаритные размеры двумерных проекций.

5. Статистическая реконструкция объемного изображения выпуклого микрообъекта осуществляется новым методом, основанном на обобщенной аппроксимации "его размеров и формы набором эллипсоидов вращения, при измерении на трех теневых изображениях 18~ти координат точек касания поверхности микрообъекта с плоскостями теневых проекций.

6. Разработанные Физико-математические модели и оригинальные методики имитационного моделирования, являясь универсальными. обеспечивают определение и автоматизированный статистический сравнительный анализ зависимостей погрешностей, доверительных вероятностей и быстродействия различных проекционных методов динамического контроля микрообъектов от их размеров и формы.

7. Исследование и разработка проблемно-ориентированного комплекса базовых унифицированных технических модулей, осуществляющих Функции получения, обработки и анализа импульсных онтико-электронных изображений микрообъектов, а также их дозирования, транспорта и сортировки по размерам и форме в реальном масштабе времени, отличающихся рядом новых свойств, обеспечивают возможность построения систем динамического телевизионного контроля микрообъектов методом проектной компоновки.

8. На основе разработанных методов и средств проекционного контроля микрообъектов и в соответствии с принципами организации больших систем осуществлена разработка и применение оригинального агрегатированного комплекса установок динамического объемного управляющего контроля и сортировки по размерам и форме микрообъектов массового производства различной физической природы, обладающих новыми возможностями по быстродействию, точности и достоверности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Геометрические характеристики микрообъектов и анализ

современного состояния их контроля

Микрообъектами в общем случае принято называть отдельные частицы различной Физической природы и произвольной формы, размеры которых лежат в диапазоне от нескольких микрометров до десятков миллиметров. К ним относятся разнообразные шарики, гранулы порошков и алмазов, капли жидкостей, частицы аэрозолей и т.д. К микрообъектам относятся также элементы гранулированного ядерного топлива реактора ВТГР: капли исходных растворов, сердечники (керны) диаметром 400 - 600 мкм, керны с двумя -четырьмя покрытиями разной плотности, толщиной от 15 до 200 мкм, микротвэлы диаметром 0,7 - 1,0 мм и шаровые твэлы -уран-графитовые сферы диаметром 60 мм, состоящие из десятков тысяч микротвэлов. Форму поверхности топливных элементов ВТГР можно считать выпуклой (не вогнутой) и близкой к сферичной.

Анализ характеристик, описывающих геометрические размеры и форму микрообъектов показывает, что при описании размеров отдельного микрообъекта пользоваться понятием "диаметр" неправомерно и необходимы характеристики, определяющие некоторый средний размер микрообъекта. В гранулометрии к таким характеристикам относятся : "средний диаметр", "средний проектированный диаметр" по Хейвуду; "статистичесие диаметры" по Фере и Мартину: "диаметр эквивалентный по поверхности", "натуральный диаметр", "седиментационный диаметр", "сферооптический диаметр". Для исчисления этих диаметров используются все виды средних, упоминаемых в математической статистике: среднее арифметическое, геометрическое, гармоническое, среднее формы, среднее взвешенное по числу и длине частиц, по их поверхности и объему.

При описании формы микрообъектов наиболее употребительны-

ми характеристиками являются: "универсальный фактор формы" по Салтыкову, связывающий объем и поверхность микрообъекта; фактор формы, связывающий площадь и периметр изображения микрообъекта; комбинированный фактор формы по Дегоффу, связывающий объем, площадь и среднюю высоту микрообъекта; коэффициент несферичности, определяемый как отношение максимального и минимального габаритных (линейных) размеров микрообъекта.

Анализ приведенных геометрических характеристик показывает, что для описания размеров микрообъектов предпочтительными характеристиками являются - габаритный размер, статистический диаметр и средний проектированный (эквивалентный по площадям проекций) диаметр, а для описания формы микрообъекта - коэффициент несферичности, являющийся безразмерным и позволяющий определять форму трехмерных микрообъектов и их проекций.

Качество современного геометрического контроля микрообъектов должно быть очень высоким. Например, контроль элементов ядерного гранулированного топлива по размерам и форме должен охватывать все технологические этапы их производства: капли исходных растворов; керны; керны с двумя, тремя, четырьмя покрытиями; микротвэлы и шаровые твэлы. При этом его производительность должна составлять не менее 20 мэ/с, при этом погрешность измерения средних диаметров микроэлементов, в диапазоне 400 - 1200 мкм должна быть не более 5-10 мкм. а погрешность измерения коэффициента несферичности в диапазоне 1.0 - 1,3 отн. ед. не более 0,03 отн. ед. при доверительной вероятности 0.95. Одновременно с контролем необходимо осуществлять также классификацию, сортировку, счет и дозирование микроэлементов по размерам и форме. Кроме того, необходимо измерять толщину покрытий микроэлементов с погрешностью не более 5 мкм. среднюю плотность микротвэлов с погрешностью не более 1 % и среднюю плотность слоев покрытий с погрешностью не более 5 %.

Анализ традиционных методов и средств гранулометрии показывает, что ситовый, седиментационный, микроскопический и кон-

уктометрический являются неразрушающими. однако он» не контролируют форму микрообъектов и мало производительны. Металлография позволяет измерять размеры и форму объектов с большой точностью. однако, как правило, требует их разрушения. Методы радиографии. включая томографию, позволяет непосредственно и без разрушения контролировать с высокой точностью внутреннюю структуру микрообъектов. Однако их недостатком является невысокое быстродействие и. следовательно, невозможность динамического 'контроля размеров и формы в реальном масштабе времени. Оптико-электронные методы, основанные на рассеивании или поглощении света частицей и регистрации этого светового потока различного рода фотоэлектронными приемниками, обладают рядом преимуществ, однако они не обеспечивают контроля формы.

Новейшими и наиболее перспективными в гранулометрии являются гибридные (изображающие) методы и средства, в которых сформированное оптическими способами изображение микрообъекта (или его дифракционной картины) фиксируется и запоминается позиционно-чувствительными детекторами, а обработка дискретных электронных изображений осуществляется с помощью средств вычислительной техники. К ним относятся, например, теневые спектрометры Ноленберга и телевизионные спектрометры (США). Эти методы и средства по сравнению с предыдущими являются дифференциальными и позволяют в динамике измерять как размеры, так и форму плоскостных изображений микрообъекта, однако они не обеспечивают объемных измерений трехмерных объектов.

К специальным методам и средствам, применяемым в отечественной и зарубежной практике для геометрического контроля и классификации топливных микроэлементов В'ГГР относятся металлографический (с применением автоматических анализаторов изображений), радиографический и модификации оптико-электронного. К соответствующей аппаратуре относятся отечественные - радиографический комплекс контроля (РГМ) и установка "Дельфин", обеспечивающие получение рентгенографического изображения од-

ной проекции массива микроэлементов и. соответственно, ручной и автоматический ее анализ.

К аппаратуре оптико-электронного контроля относятся установка для определения размеров топливных частиц (Австрия. Вена) и автоматический анализатор размеров микросфер PSA (США. Ок-Ридж). Обе установки обеспечивают разделение выборки микроэлементов и определение их среднего эквивалентного диаметра теневым методом с помощью оптопары светодиод - фотодиод. Контроль фактора формы осуществляется, соответственно, с помощью системы циклического получения с каждого изделия заданного количества диаметров, и с помощью двух оптопар. оптические оси которых перпендикулярны.

Данные установки являются лучшими специальными средствами для геометрического контроля топливных микроэлементов. Их принципиальными недостатками является невозможность осуществления управляющего контроля микрообъектов по размерам и форме. а также недостаточно высокая точность и достоверность. Это обусловлено вычислением пространственных геометрических характеристик микрообъектов в условном масштабе времени, недостаточным количеством и качеством информации, однократно снимаемой с каждого изделия, а также погрешностями ориентировки и аппроксимации.

Проведенный анализ показывает, что рассмотренные традиционные и специальные методы и средства не удовлетворяют в полной мере современным требованиям к геометрическому контролю микрообъектов массового производства. Кроме того отсутствуют, необходимые для оптимального решения практических задач, функциональные сравнительные характеристики основных проекционных методов динамического контроля микрообъектов, основанных на различных физических принципах, по быстродействию, точности и достоверности, а также методология их получения и общая база количественного анализа их качества. Не развита также современная база унифицированных функционально и конструктивно за-

конченных технических и программных средств, необходимых в практике для построения автоматических приборов и установок динамического контроля микрообъектов методом проектной компоновки. Указанные факторы сдерживают прогресс в области геометрического контроля микрообъектов.

Цель диссертационной работы заключается в развитии теории и практики перспективного направления гранулометрии, путем решения научной проблемы по созданию и применению принципиально новых методов и аппаратуры автоматического дифференциального многомерного контроля размеров и формы микрообъектов массового производства с реконструкцией по контурам изображений теневых проекций в реальном масштабе времени.

Сущность, необходимых для достижения этой цели исследований. заключается в разработке теоретической, методической и аппаратной базы предложенного направления контроля, а также создание на этой основе комплекса автоматической аппаратуры для динамического контроля и сортировки по размерам и форме микрообъектов различной физической природы, включая микроэлементы ядерного топлива ВТГР.

Принципы, теоретические положения и методы динамического реконструктивного контроля размеров и формы микрообъектов по изображениям теневых проекций

Процесс разработки методов геометрического контроля микрообъектов заключается в решении трех взаимосвязанных задач -выборе вида первичной информации и ее базовых элементов на плоскости наблюдения, определении способов их получения, а также разработке функциональных зависимостей пространственных характеристик размеров и формы от выбранных базовых элементов. Для обеспечения дифференциального управляющего контроля, а также классификации и сортировки микрообъектов по размерам и форме, как операции получения первичной информации, так и one-

рации ее обработки должны быть выполнены в реальном масштабе времени (в пролете) при поштучной подаче микрообъектов выборки на позицию измерения. При этом период подачи микрообъектов должен соответствовать производительности контроля. Обязательно также получение с каждого микрообъекта на измерительной позиции необходимого и достаточного количества первичной информации определенного вида. При этом достаточность количества информации определяется требуемой точностью и достоверностью контроля, а скорость получения первичной информации - производительностью контроля. В основу новых методов контроля положен теневой оптико-электронный телевизионный метод с прямыми измерениями изображений проекций каждого микрообъекта выборки и определением по ним косвенным путем характеристик среднего эквивалентного диаметра (D) и коэффициента несферичности (К). На основе оригинальных статистических исследований определен оптимальный вид проекционной первичной информации - триада изображений взаимно-ортогональных двумерных теневых проекций. Для обеспечения возможности измерений различных базовых элементов первичной информации чувствительная среда для фиксации теневых проекций должна быть когерентной (дискретной). Поэтому получение и регистрация дискретных электронных изображений с движущихся (летящих) в произвольной ориентировке микрообъектов осуществляется путем их одновременной однократной импульсной засветки и применения позиционно-чувствительных детекторов с памятью, работающих в режиме раздельной записи и считывания первичной информации. При этом с целью сокращения избыточности первичной информации и повышения быстродействия осуществляется пространственное дифференцирование изображений двумерных проекций. т.е. выделение их контуров. Время экспозиции t. определяется из условия отсутствия "смазывания" кадра изображения R * cos ^

t-э <------------------ • гДе

(V + 0.5иП))*М

- 21 -

И - разрешение видеодетектора по изображению;

V - скорость центра масс микрообъекта на позиции контроля;

ЦТ- максимальная угловая скорость вращения микрообъекта;

Б - диаметр микрообъекта;

угол между траекторией движения микрообъекта и плоскостью наблюдения (плоскостью мишени видеодетектора);

Ку&- кратность увеличения изображающей оптики.

Численный анализ информативности различных видов первичной информации показывает, что удовлетворить совокупности необходимых требований к точности и достоверности дифференциального контроля в широком диапазоне значений коэффициента несферичности микрообъекта (К > 1,05 отн.ед.) принципиально невозможно даже с помощью трех двумерных взаимно-ортогональных теневых проекций. Поэтому для решения этой проблемы предложено использовать статистическую реконструкцию (восстановление), которая основана на статистическом соответствии (представительности) размеров и формы объекта контроля и его проекционных базовых элементов, выбранных на плоскости наблюдения. При этом результаты контроля отдельного микрообъекта выборки не будут зависеть от результатов контроля всей выборки. Однако осуществить такую реконструкцию микрообъектов сложной формы в общем виде, за ограниченное при быстродействующем контроле время, практически невозможно. Поэтому в основу новых методов контроля вместо статистической реконструкции собственно объекта контроля положена реконструкция размеров и формы его ближайшей известной аппроксимации. При этом степень изоморфизма аппроксимирующей математической модели определяется исходя из точности и достоверности контроля в целом. Кроме того для увеличения быстродействия, точности и достоверности контроля, путем исключения операции распознавания образов, аппроксимирующая математическая модель адекватна только одному классу (в смысле формы) контролируемых объектов. В качестве аппроксими-

рующих математических моделей объектов, имеющих выпуклую неправильную форму выбраны: при контроле среднего диаметра - сфера. а при контроле коэффициента несферичности - эллипсоид вращения и эллипсоид общего вида;

Таким образом значения пространственных характеристик каждого микрообъекта определяются из соотношений вида

О = Г (XI). К = Г Ш), где: Б и К - соответственно средний диаметр и коэффициент несферичности математической модели. аппроксимирующей размеры и форму микрообъекта; XI и У1 -численные значения базовых элементов; 1 = 1 - п.

В качестве базовых элементов изображений проекций предложены: размер одномерной проекции - Ь ; площадь двумерной проекции - э ; максимальный 1шах и минимальный 1т1п линейные габаритные размеры двумерной проекции; координаты точек касания поверхности микрообъекта с плоскостью проекций Н, К .

Для автоматического измерения линейных габаритных размеров выпуклого контура двумерной проекции микрообъекта или ее дискретного изображения разработан метод параллельных касательных. Его смысл заключается в том. что текущий габаритный размер выпуклого контура представляет собой минимальное расстояние между двумя параллельными прямыми, касательным!! к этому контуру. При последовательном повороте системы из двух параллельных касательных относительно линии контура расстояние между ними будет меняться в зависимости от его размеров и формы. Выбирая значение шага угла поворота можно получить необходимое число габаритных размеров измеряемого контура, а следовательно необходимую точность описания его размеров и формы. Средний диаметр контура определяется как математическое ожидание измеренных размеров, а фактор его формы - как отношение максимального и минимального габаритных размеров, т.е. Б (12) = И. К (12) = 1шах1 /1ш1п1 . 1 = 1 - N.

На указанных выше принципах созданы следующие методы объемного контроля (рис. 1).

Рис 1. Динамический контроль размеров и формы микрообъектов с реконструкцией по контурам изображений теневых проекций.

1 - объект контроля; 2 - параллельный пучок оптического излучения: 3 - импульсный источник света; 4 - двумерная теневая проекция; 5 - изображающая оптика; 6 - позиционно-чувстви-тельный детектор.

1. Метод площадей, в котором базовыми элементами первичной информации являются площади Sj_ , S2 . триады взаимно-ортогональных теневых двумерных проекций. При этом пространственные характеристики определяются из выражений:

D(RS3) =2 (2Si/Wf K(RFDS)=§nax{Si)/min{Si}j^ где: 1 = 1-3; Модификацией метода К (RFDS) является метод К (RFD1), отличающийся от него наличием поправки систематической погрешности.

2. Метод одномерных проекций, в котором пространственные характеристики определяются как:

D (НЗ) = hi. К (ИЗ) = шах { hz, h3) / min { h^. hfi. h3). где: i = 1 - 3.

3. Статистический метод, где базовыми элементами являются: максимальный 1j и минимальный 12 габаритные размеры, полученные с каждого из N контуров различно ориентированных в пространстве двумерных проекций микрообъекта. При этом

N Ш + la,! max { Ш }

D (LN) = ^¡Г -----------. к (LN) =-----------.

i=l 2 N min { Iii }

где i = 1 - N. Частным случаем статистического метода для триады взаимно-ортогональных теневых проекций (N=3) является метод выбора D (WIBR) . К (WIBR). При этом габаритные размеры контуров дискретных электронных изображений двумерных проекций измеряются методом параллельных касательных.

4. Метод площадей и проекции основан на реконструкции по базовым элементам в виде площадей Sj. S2, Б3триады взаимно-ортогональных двумерных теневых проекций и трех взаимно-ортогональных одномерных проекций h2, tu . Аппроксимация осуществляется эллипсоидом общего вида с размерами полуосей А^.

А2, Аз , определяемыми из системы уравнений:

• о 1 2. Z

hl + Ag + Аь =£ hi / 4 i=l

I л£*Ад + A2x*A23 + 4* A2, =2 si / IT , A^A^Aj= (¿MSi )/4lT) -h'h^h|/32*{ 1- Ш (1-(16/TT ) »Asi/h* h'h*) lk},

где 1 = 1 -3.

Пространственные характеристики микрообъекта определяются из соотношений:

3

D (RECS) = 2XAi / 3 ; К (RECS) = maxi AI } / mini AI }.

L'l

5. Минимаксный метод, в котором реконструкция осуществляется по базовым элементам в виде максимального U1 и минимального 121 габаритных размеров (1=1-3) контуров триады взаимно-ортогональных теневых проекций. Параметры аппроксимирующего

эллипсоида общего вида определяются из соотношений: С i z % -Л, Ai + А2. + А3 = Л mi ;

где: ш =£dlj+l2j) /8 - (111+Ш)/4; с! = Ш*Ш/16.

1-U

1, J - номер теневой проекции.

Значения базовых элементов на плоскостях проекций определяются методом параллельных касательных. Пространственные характеристики D(RECL). K(RECL) определяются как и в предыдущем методе 6. Метод обобщенной аппроксимации, в котором реконструкция осуществляется набором эллипсоидов вращения по координатам (Нi. Kl) точек касания поверхности микрообъекта с плоскостями, параллельными плоскостям теневых проекций. Метод основан на использовании избыточности, получаемой с микрообъекта первичной информации, для построения различных обобщенных моделей аппроксимации. Параметры обобщенной аппроксимации находятся из

системы уравнений:

г I 2 Z 2 i г

К2Н = (Hi - В )*(Hj - В ) / Н1;

- K|Í = (Hi - BV(HJ - Вг) / HJ;

( к1 = IU + Иг + ú - 2 В2

Таблицы формул для расчета параметров частных аппроксимирующих

эллипсоидов приведены в работе. Диаметр микрообъекта определи-

ется из выражения:

А/

и (ЛРИС) Ы) / Н . где: Л1. ВЬразмеры большой и

малой полуосей частного 1-го эллипсоида вращения: И = 34 - число частных эллипсоидов в обобщенной аппроксимации.

Коэффициент несферичности определяется тремя способами, исходя из принципа построения обобщенного аппроксимирующего эллипсоида:

К (АРШ = шах {А1}/ кип {ВЦ; К (ЛРИ2) = ТМ/ В1) / N " " ¡ч

К (ЛРНЗ) = 2ГА1 /£В1 . где 1 - 1- N : N = 34. 1--1 1=1

Математическое моделирование и статистические исследования операций, методов и характеристик дифференциального динамического контроля размеров и формы микрообъектов

Для принятия количественно обоснованных и оптимальных решений при разработке и применении методов и средств геометрического контроля микрообъектов необходим специальный инструмент статистического анализа. Исследование характеристик качества проекционного контроля микрообъектов, особенно динамического, основанного на быстроиротекающих случайных процессах получения и обработки больших массивов первичной информации, возможно только численными методами с применением математического моделирования. При этом инструмент исследования должен быть автоматизированным и обеспечивать режим реального времени. На основе метода имитационного моделирования теории исследования операций разработана автоматизированная система научных исследований геометрических характеристик, методов и средств динамического контроля микрообъектов (АСНИ).

Она содержит следующие математические модели: процесса получения пространственных ориентировок микрообъекта, геометрических размеров и формы трехмерных микрообъектов, геометрических размеров и формы двумерных и одномерных теневых проекций, функциональных зависимостей характеристик размеров и фор-

мы микрообъектов и их проекций от базовых элементов первичной информации. Система организована как программно-аппаратный комплекс, построенный на принципах многофункциональности, модульности, унификации и открытости. Она состоит из пяти подсистем, содержащих около 70 программ, написанных на языках Фортран-4 и Ассемблер, а также базу данных со 160 массивами первичной информации о размерах и форме различных микрообъектов массового производства. АСНИ реализована на ЭВМ КАМАК-МЕРА 125/СМ-4А с операционной системой РАФ0С-2.

Подсистема получения эталонных данных генерирует объемные математические модели - сферу, эллипсоид вращения и эллипсоид общего вида, а также модели базовых элементов первичной информации - длину одномерной проекции й, габаритные размеры контура 1шах. 1шш, площадь двумерной проекции э и координаты точек касания микрообъекта с плоскостями проекций Н, К. Входом подсистемы являются задаваемые детерминированно линейные размеры эллипсоида и коэффициент несферичности, а также задаваемые детерминированно и стохастически по равномерному закону углы Эйлера (ориентировка). Выходом подсистемы является, соответствующий исходным данным, упорядоченный массив точек эталонных координат контуров проекций, располагаемый в памяти ЭВМ.

Подсистема получения экспериментальных данных необходима для организации базы данных, снимаемых с реальных микрообъектов с помощью специально созданной проекционной головки и фотомикроскопа типа ИЕ0Р0Т-21. Подсистема позволяет получать с каждого микрообъекта увеличенные изображения до четырех триад его взаимно-ортогональных теневых проекций на фоне координатной сетки с разрешением 5-7 мкм в виде фотографий размером 30x40 см. Координаты точек контуров проекций с фотографии вводятся и хранятся в ЭВМ. Таким образом обеспечивается адекватность с процессом получения видеоизображений при автоматическом контроле микрообъектов.

Подсистема методов геометрического контроля представляет собой библиотеку программ, с помощью которой определяются характеристики размеров и формы микрообъектов в трехмерном пространстве (объемные методы) и на плоскости наблюдения (плоскостные методы). Входом подсистемы являются массивы эталонных или экспериментальных данных первичной видеоинформации, а выходом - значения эквивалентного диаметра и коэффициента несферичности микрообъектов и их проекций, записываемые в память. Подсистема содержит традиционные и новые методы проекционного контроля. К традиционным относятся:метод Фере D(fil)=h; метод морфометрического анализа D(h2)=li, K(h2)= шах (lu .lu) / min {fu.tu); метод проектированного диаметра D(RS1)=2 (S/iT)^ К новым методам относятся рассмотренные ранее: метод параллельных касательных, метод одномерных проекций, метод площадей. статистический метод, метод выбора, метод площадей и проекций. минимаксный метод и метод обобщенной аппроксимации.

Подсистема программ исследований, представляющая библиотеку прикладных программ, основана на разработке следующих оригинальных методик статистических исследований: анализа информативности первичной видеоинформации, определения погрешностей и быстродействия метода параллельных касательных; определения погрешностей, доверительных вероятностей и быстродействия объемных методов контроля размеров и формы мпкрообъ-ектов; исследования влияния топологии ориентировки плоскостей теневых проекций на точность проекционного контроля; расчета метрологических характеристик аппаратуры контроля размеров и Формы микрообыжтов; документирования результатов исследований.

Подсистема управления ЛС11И обеспечивает взаимодействие всех подсистем при решении конкретных вопросов исследования и диалоговый режим работы с оператором.

Для исследования метрологических возможностей методов геометрического динамического контроля микрообъектов, основанных

на различных физических принципах, предложен информационный подход и методология, основанная на количественном анализе проекционной информации используемой в этих методах и получении сравнительных характеристик их качества. В рамках этого подхода с помощью АСНИ проведены сравнительные исследования информативности и возможности аппаратной реализации для шести основных видов первичной проекционной информации: одной, двух ортогональных и трех взаимно-ортогональных одномерных проекций, а также одной, двух ортогональных и трех взаимно-ортогональных двумерных проекций. При этом для каждого вида определено количество информации, необходимое и достаточное для обеспечения заданной точности и достоверности контроля. Например, для обеспечения контроля фактора формы с точностью К = 0,015 отн.ед. и достоверностью Р=0.95 при К= 1.3 отн.ед. необходимо: 231 одномерная проекция; 68 пар или 50 триад ортогональных одномерных проекций или 10 двумерных проекции. 6 пар и 4 триады двумерных взаимно-ортогональных теневых проекций. Для каждого вида первичной информации получены экспериментальные распределения. Предложены и, на основе критериев Пирсона и Колмогорова-Смирнова, подтверждены статистические гипотезы по аппроксимации полученных распределений, соответственно логарифмически-нормальным, экспоненциальным и гамма распределениями, а также рассчитаны их статистические характеристики.

С помощью АСНИ получены функциональные зависимости погрешностей и быстродействия метода параллельных касательных от углового шага и размера области анализа вогнутости контура, определены их оптимальные значения (соотв. 16°и 0,6 дискрета), при которых погрешности измерения габаритных размеров дискретного контура изображения проекции микрообъекта не превышают 0,48 дискрета, а время работы на моделирующей ЭВМ - 8,0 мс.

Определено быстродействие и получены сравнительные функциональные зависимости погрешностей б» , 6к и доверительных вероятностей Р» , Рк ряда известных и новых проекционных мето-

дов динамического контроля среднего эквивалентного диаметра и коэффициента несферичности микрообъектов от их размеров и формы. По совокупности метрологических характеристик разработанные методы в 10 - 20 раз превосходят традиционные.

Например, при контроле среднего проектированного диаметра методом площадей ОСЯБЗ) его относительные погрешности, в зависимости от размера (А) и коэффициента несферичности (К) микрообъекта, лежат в диапазоне от 0,25% (при Р-» = 0,95; А=25 дискретов; К=1,3 отн.ед. ) до 0,015% (при Р»=1.0; А= 100 дискретов; К=1,05 отн.ед.), а быстродействие составляет 500 т/с.

При контроле коэффициента несферичности, например минимаксным методом КШЕСЬ), обеспечивается точность от 2,3% (при Рк= 0.74; А=25 дискретов; К=1.3 отн.ед.) до 0,6% (при Рк = 0,96; А=100 дискретов; К=1.05 отн.ед.). при быстродействии до 120 микрообъектов/с.

Определены закономерности влияния топологии взаимной ориентировки теневых проекций на точность и достоверность геометрического контроля микрообъектов. Исследование основано на получении функциональных зависимостей погрешностей и доверительных вероятностей методов 0(1^3) и КШЕСЬ) от размера и фактора формы микрообъекта для пяти вариантов топологии, отличающихся степенью неортогональности плоскостей проекций. В результате статистического анализа установлено, что точность и достоверность контроля растет с уменьшением степени неортогональности, а оптимальной топологией ориентировки плоскостей проекций является взаимная ортогональность.

Основные технические модули для построения систем проекционного динамического контроля микрообъектов

Для практической реализации предложенных методов геометрического контроля создан комплекс базовых унифицированных технических модулей (узлов, блоков, устройств и систем), обла-

дающих совокупностью новых свойств и обеспечивающих функции получения импульсных оптико-электронных изображений теневых проекций, обработки и анализа видеоинформации, а также дозирования. транспорта, классификации и сортировки микрообъектов по размерам и форме в реальном масштабе времени. Эти технические средства предназначены для использования в качестве структурно-функциональных компонентов при построении систем геометрического контроля, и другой специальной аппаратуры методом проектной компоновки. Требования к их точности и производительности определены из общих требований к динамическому управляющему контролю микрообъектов.

Технические модули для получения импульсных проекционных изображений должны обеспечивать разрешение (г), которое можно оценить при контроле диаметра микрообъекта из соотношения г»=£(0)/л0, где И(Б) - предел погрешности контроля диаметра (в мкм), - методическая погрешность (в дискретах); а при контроле коэффициента несферичности из выражения: г«=1.5*дК*1/К, где 1 - габаритный размер контура проекции, а дК -методическая погрешность (в отн.ед). Необходимая производительность, т.е. скорость выдачи первичной информации (С), определяется через аддитивную меру количества информации в кадре (по Хартли) из выражения С = (Б* 1 ой^Ь)/"{Гд *гу *Т«). где: Б - площадь теневой проекции; й - число градаций амплитуды видеосигнала; г*, п,-координатное разрешение; Тк- время считывания кадра изображения. Например, при двух уровнях градации видеосигнала и Тк = 30 мс, необходимая величина разрешения составляет 9-11 мкм, а производительность 5-7 Мбод (при экспозиции 0,8 -2.0 мкс).

В основу структурно-функционального построения оптико-электронного канала положены следующие принципы:

- активный метод засветки объекта с формированием изображения в проходящем свете (при светлом фоне), для обеспечения необходимой контрастности и разрешения;

- применение импульсного управляемого (асинхронного)

источника оптического излучения, для получения коротких экспозиций при максимальной глубине модуляции и высокой надежности;

- формирование равномерного поля засветки с диаметром пучка превышающим габаритные размеры микрообъекта и мощностью, обеспечивающей 0,9 амплитудного значения видеосигнала, для обеспечения максимального отношения сигнал/помеха при минимизации геометрических искажений;

- формирование оптического изображения высокого качества в плоскости мишени видеодетектора при автоматическом изменении кратности увеличения и наличии дефокусирующих факторов;

- одновременная, однократная фиксация двумерного изображения с помощью двухкоординатного видеодетектора с памятью при разделении режимов записи и считывания;

- сканирование в плоскости изображения методом "узкой строки" в режиме строчной развертки.

На этой основе созданы следующие оригинальные модули:

- лазерно-оптическая осветительная система, содержащая асинхронный импульсный полупроводниковый лазер типа ИЛПИ-110 и линзовую систему формирования пучка, выполненную в виде конденсора и проекционного объектива и имеющую увеличение -3.9*.

фокальный отрезок -10,4 мм и апертуру 0.32. Осветительная система обеспечивает равномерное поле засветки при средней мощности импульса излучения до 00-80 Вт в спектральном диапазоне 0.875-0.920 мкм;

- электронный блок управления импульсными источниками света (лазерами, светодиодами), схемотехнически построенный как формирователь мощных наносекундных импульсов. Он обеспечивает импульсы накачки длительностью 0, 5 - 15,0 мке, амплитудой до 50 А и напряжением 90 В;

- оптическая панкратическая система формирования изображения, которая состоит из 4-х двулинзовых компонентов и имеет

, х г- *

диапазон увеличения от 1 до 5 , максимальную апертуру -О,055. поле зрения - 4 мм и разрешение не хуже 6-8 мкм. Систе-

ма обеспечивает дифракционное качество изображений при оптимальном для динамического контроля сочетании диапазона увеличения и глубины резкости;

- блок в&бора диапазона, основанный на управляемом шаговом электроприводе с нониусными опто-датчиками. Он обеспечивает автоматическое изменение масштаба изображения панкрати-ческой системы в диапазоне от 1* до 5х за время 8 с. с позиционной точностью 6 мкм;

- измерительная микротелевизионная камера, состоящая из панкратической системы и импульсного телевизионного датчика, выполненного на основе твердотельной ПЗС-матрицы типа К1200ЦМ7Б, форматом 572*360 элементов с открытой секцией хранения. Управление видеодетектором осуществляется в малокадровом режиме со строчной разверткой. При формировании фазных управляющих сигналов применены интегральные преобразователи уровня 1119ПУ1. Благодаря снижению и стабилизации уровня "черного" и уменьшению "мертвого" времени, а также привязки режимов управления к импульсу засветки, цифровому представлению видеоданных и пространственному дифференцированию кадра повышено быстродействие, чувствительность и разрешение телевизионного датчика по сравнению с аналогами в 5-11 раз, при уменьшении вероятности сбоев практически до нуля.

Экспериментальные исследования метрологических возможностей оптико-электронного канала подтвердили возможность получения при экспозициях 0.8-1,0 мкс импульсных электронных изображений форматом до 10.4*6,8 мм с разрешением 8-11 мкм. при глубине резкости 400-800 мкм и быстродействии до 25 кадров/с (производительность считывания 7 Мбод), что полностью соответствует заданным требованиям.

Для автоматического анализа видеоизображений и управления созданы следующие технические модули:

- кварцевый генератор синхросерий. выполненный в виде платы конструктива УТК-2, который обеспечивает функции управ-

ления и синхронизации различных технических средств, включая строчные и кадровые синхроимпульсы и фазные сигналы управления ПЗС-видеодетекторов. Тактовая частота синхросерий составляет 20 и 7 МГц;

- трехканальное устройство предварительной обработки и анализа видеоизображений, выполненное в виде цифрового автомата с жесткой логикой на базе ИМС серии 531 и 597 (крейт в, конструктиве УТК-2). Он осуществляет следящую амплитудную дискриминацию (на уровне 0.4 - 0.5) входных видеосигналов, построчное дифференцирование двумерных изображений, фильтрацию краевых искажений путем задания электронных границ поля кадра, а также построчный логический анализ контура изображения на связность, вогнутость, сдвиг и размер. Благодаря этому уменьшено влияние неравномерности чувствительности и освещенности ПЗС-ячеек по полю кадра и обеспечена необходимая достоверность электронных изображений;

- универсальный адаптер сопряжения предназначен для сопряжения 16-разрядных ЭВМ. имеющих интерфейс "общая шина" с оптико-электронными датчиками различного типа (Фотодиодами, матрицами, линейками Г!ЗС и т.д.). Он представляет собой программируемое микропроцессорное устройство на базе ИМС КР580ВМ80Л конструктивно выполненное в виде платы УТК-Н;

- специализированный адаптер сопряжения представляет собой цифровой многоканальный автомат с жесткой логикой, построенный на основе ИМС серий К155. К565 и выполненный в виде крейта УТК-2. Он предназначен для взаимного сопряжения различных технических средств контроля и управления, в т. ч. до четырех ЭВМ типа "Электроника-60", до трех ПЗС-телекамер, электронных весов, устройства сортировки микрообъектов и клавиатуры панели управления. Благодаря сокращению времени ввода информации в ЭВМ повышено быстродействие адаптера по сравнению с аналогами на 15-20%.

- 35 -

Исследование работоспособности технических модулей анализа видеоизбражений проводилось с помощью специального стендового оборудования. При этом быстродействие устройства предварительной обработки составило не менее 7 МБод на канал, а адаптеров не менее 20 Кслов/с на канал, что полностью соответствует заданным требованиям.

Для обеспечения дифференциального динамического контроля и сортировки гранул необходимо выделить их из исходной смеси и осуществить упорядоченную поштучную подачу на позицию контроля с точностью 300-400 мкм и производительностью не менее 20 гранул/с. При этом для дозирования заданного числа гранул необходимо обеспечить старт-стопный режим работы. Анализ различных транспортных устройств, включая вибрационные конвейеры, дозаторы и системы электростатического и пневморазделения показал, что они не удовлетворяют в полной мере заданным требованиям. Поэтому создана система автоматического разделения, поштучной подачи и дозирования гранул, которая включает в себя оригинальное устройство пневмовакуумного разделения дискового типа с управляемым шаговым электроприводом ЩД-5Д1МУЗ, вакуумный роторный насос 2НВР-5ДМ и компрессорную установку УК25-1.6М.

Исследование качества быстропротекающих процессов дозирования и транспорта гранул проводимое с помощью высокоскоростной кинокамеры СКС-1М-16 и кинопроектора ПП16-4 "Украина" показало. что для гранул диаметром от 400 до 1300 мкм и плотностью от 8.0 до 11.0 Г/куО.см производительность подачи составила от 25 до 80 гранул/с при среднеквадратическом значении радиуса их разброса на позиции контроля - 150 мкм. При этом качество разделения было безупречным. По техническим характеристикам эта аппаратура превышает возможности аналогов.

Для эффективного использования преимуществ новых методов контроля операции классификации и сортировки микрообъектов выполняются в динамике непосредственно за операциями измерения и совпадают с ними по быстродействию. При этом для повышения

быстродействия и сокращения аппаратурной избыточности классификацию микрообьектов предложено выполнять только с помощью ЭВМ аппаратуры контроля без использования, как в некоторых аналогах, амплитудных анализаторов. Количество каналов анализа определяется из соотношения ГЫ = д 1'//Ен(И), где: дМ - диапазон контролируемой характеристики, а£м(И) - нижний предел ее основной погрешности. Например, для классификации топливных элементов ВТГР по диаметру необходимо 30 каналов, а по коэффициенту несферичности - 800 каналов анализа. Этим требованиям удовлетворяют 16-ти разрядные управляющие ЭВМ имеющие быстродействие не менее 800 тысяч оп/с.

Анализ известных устройств сортировки показал их непригодность для топливных гранул из-за разрушительного воздействия на их поверхность, недостаточной точности и быстродействия. Для решения этой задачи создано оригинальное устройство конструктивно состоящее из блока сортировки - разборного стального куба, на боковых гранях которого расположены высокознергетичсские магнито-электрические механизмы привода заслонок, выполненные на основе редкоземельных постоянных магнитов (ЗтС05), и электронного блока управления. В устройстве реализован оптимальный вариант топологии дерева каналов сортировки. имеющий один входной и пять выходных каналов квадратного сечения, расположенных на двух уровнях. Испытания устройства с помощью стендового наладочного оборудования показали. что время переключения заслонок не превышает 10 мс. диапазон рабочих частот составляет от 1 до 50 Гц. а предельная частота - 180 Гц, что превышает возможности аналогов и полностью обеспечивает требуемое быстродействие.

Для наладки, а также статической и динамической в реальном масштабе времени проверки работоспособности рассмотренных выше технических средств на этапах их разработки и эксплуатации создан комплект стендового наладочного оборудования (СНО).

Он включает в себя блок проверки плат, блок проверки

установки, моделирующую управляющую 16-ти разрядную ЭВМ и специальное программное обеспечение. Блок проверки плат, выполненный в виде переносной панели, обеспечивает наладку и проверку отдельных электронных узлов, путем подачи на соответствующие контакты разъемов питающих напряжений, логических сигналов и последовательности импульсов, а также индикации состояния выходов логических элементов.

Блок проверки установки обеспечивает проверку и наладку технических средств, трактов и каналов получения, обработки и анализа видеоизображений, классификации и сортировки путем статической и динамической имитации интерфейсов импульсных телевизионных датчиков изображения, устройства предварительной обработки, адаптеров сопряжения и устройства сортировки. Конструктивно он выполнен в виде оригинального переносного устройства, содержащего платы УТК-2 с электронными узлами и панель управления с индикацией. Алгоритмы и программы СНО обеспечивают динамическое моделирование эталонной тестовой информации и ее автоматическое сравнение с информацией, получаемой с рабочей производительностью от проверяемой аппаратуры. Предусмотрен также встроенный контроль работоспособности.

Комплекс автоматических постов неразрушащего геометрического контроля элементов ядерного топлива

Примером использования предложенных в данной работе новых принципов, методов, технических и программных средств явилось создание оригинального комплекса постов (установок) геометрического неразрушающего контроля гранулированного топлива ВТГР. Он создан в соответствии с Координационным планом по разработке средств и систем неразрушающего производственного контроля качества основных элементов для энергетики, согласно Постановлению СМ СССР N 682 от 22.07.82г. Концептуально комплекс построен в соответствии с основными принципами организации больших

систем - оптимизацией номенклатур, оптимизацией совместимости и оптимизацией перспективности. Его архитектура представляет собой набор информационно-измерительных, управляющих систем, совокупность которых необходима и достаточна для осуществления автоматического контроля качества, охватывающего все технологические этапы производства ядерного топлива от капель исходных растворов до шаровых твэлов.

Комплекс включает в себя пост контроля диаметра капель, комплексный пост контроля и сортировки гранул по размерам, форме и плотности, а также пост контроля и сортировки шаровых элементов по внешним размерам.

Структурная организация установок комплекса основана на методе проектной компоновки и оптимальном выборе методов контроля. базовых технических и программных средств. Конструктивно комплекс выполнен на базе унифицированных шкафов и столов УТК-1, содержащих базовые технические модули, в т.ч. крейты УТК-1 и УТК-2 с входящими электронными платами.

Структурно-функциональная организация, а также схемотехническая и программная реализация комплекса базируется на обеспечении операций контроля в реальном масштабе времени при минимизации аппаратурных погрешностей и предусматривает следующие меры: параллельное получение и обработку изображений теневых проекций; децентрализацию вычислительных средств; использование 16-ти разрядного слова информации; применение языка Ассемблер, минимизированного по времени работы и размеру программы; использование табличного задания тригонометрических и других функций; максимальное использование целочисленной арифметики; разработку и применение специальных подпрограмм, вместо стандартных операционных систем; использование аппаратной поддержки программ и расширение памяти; применение системы прерываний. Для удобства пользователя и повышения живучести установок комплекса предусмотрены следующие меры: автозапуск; диалоговый режим работы с оператором; визуализация, регистра-

ция и документирование исходной информации, режимов работы и результатов контроля; встроенный сквозной автоматический контроль работоспособности и диагностика неисправностей.

Пост контроля диаметра капель ПНК-ДК еИ1.155.221 осуществляет контроль среднего проектированного диаметра в диапазонах 450-550. 900-1100 и 1350-1650 мкм с точностью, не менее 30 мкм и производительностью, не менее 20 капель/с и управление процессом каплеобразования в золь-гель процессе путем формирования сигналов "больше" и "меньше" при выходе значений диаметра из заданных диапазонов. Контроль диаметра основан на методе Б№31). который вследствие осевой симметрии формы капель является оптимальным. Для получения дополнительной информации о форме капель используется метод параллельных касательных К (12). Принцип действия ПНК-ДК заключается в следующем.

Струя исходного раствора, текущая из диспергатора и состоящая из летящих друг за другом с периодом 1 мс капель, освещается параллельным пучком импульсного света с экспозицией 0,8 мкс и периодом 50 мс, сформированным лазерно-оптической системой с электронным блоком управления импульсами накачки. Оптическое изображение теневой проекции капли, сформированное панкратической системой преобразуется импульсным матричным ПЗС-датчиком в электронное дискретное изображение, которое поступает в блок предварительной видеообработки и анализа. После следящей дискриминации видеосигнала, выделения контура изображения теневой проекции капли, его логического анализа на связность, размер и выпуклость, видеоинформация через адаптер сопряжения поступает в ЭВМ. которая осуществляет расчет значения диаметра, регистрацию и формирование сигналов управления процессом каплеобразования.

Конструктивно ПНК-ДК состоит из лазерной осветительной системы и микротелевизионной камеры, устанавливаемых под диспергатором, унифицированного стола УТК-1 с электронным блоком управления (крейт УТК-2), блоком питания и ЭВМ ДВК-ЗМ с

устройством цифропечати.

Комплексный пост (КПНН) "Комби" еИ1.155.410 осуществляет следующие функции:

- контроль среднего диаметра гранул в диапазоне 400-1200 мкм с точностью 3.0 мкм;

- контроль коэффициента несферичности гранул в диапазоне 1.0-1.3 отн.ед. с точностью 0,03 отн.ед.;

- классификацию гранул по диаметру с точностью 9.0 мкм и коэффициенту несферичности с точностью 0,05 отн. ед.;

- сортировку гранул по диаметру на 5 групп и коэффициенту несферичности на 2 группы с плавающими границами групп;

- определение количества гранул в партии контроля, классах и группах сортировки по диаметру и коэффициенту несферичности. а также дозирование выборки по количеству гранул:

определение распределений выборки гранул по диаметру и коэффициенту несферичности;

- контроль минимального, максимального и среднего значений. а также размаха, дисперсии и стандартного отклонения выборки гранул по диаметру и коэффициенту несферичности;

- контроль общих и средних поверхностей и объемов гранул выборки, а также толщины их покрытий с точностью 3,0 мкм;

- измерений общей и средней массы гранул выборки в диапазоне до 900 Г с точностью 10 мГ, а также массы слоев покрытий;

- дозирование выборки по общей массе гранул;

- контроль средней плотности гранул с приведенной погрешностью не более 1%, а также средней плотности слоев покрытий.

При этом производительность контроля и сортировки составляет 23 гранул/с. а доверительная вероятность контроля - 0,95.

Принцип действия КПНК "Комби" заключается в следующем. Партия гранул засыпается в питатель транспортного устройства, которое обеспечивает их разделение и равномерную поштучную подачу на измерительную позицию, представляющую собой зону пересечения пучков света.образованных тремя лазерно-оптическими

импульсными осветительными системами. На измерительной позиции осуществляется однократная импульсная засветка каждой гранулы (длительностью 0,8 мкс) и одновременное образование ее трех взаимноортогональных теневых проекций. Формирование увеличенных оптических изображений проекций, преобразование их в электронные и фиксация осуществляется тремя микротелевизионными матричными ПЗС-камерами.

Устройство предварительной видеообработки обеспечивает следящую дискриминацию видеосигналов, одновременное пространственное дифференцирование дискретных электронных изображений, их построчный логический анализ, браковку по вогнутости, а также синхронизацию работы всех систем поста с помощью генератора синхросерий. Затем информация о контурах изображений вводится с помощью адаптера сопряжений в 4-х машинную вычислительную систему, состоящую из трех канальных ЭВМ 15ВМ-16-012 и центральной ЭВМ 15ВУМС-28-025, каждая из которых для увеличения быстродействия и емкости памяти дополнена платами МС1201. 02, МС3105.02 и 15УЗПП16К*16-2. Канальные ЭВМ обеспечивают параллельное вычисление значений базовых элементов изображений теневых проекций, по которым центральная ЭВМ осуществляет реконструкцию размеров и формы гранулы и вычисляет значения ее пространственных характеристик - среднего диаметра методом 0(1^3) и коэффициента несферичности - методами К(ИЕСЬ) и К№Г01). Затем осуществляется классификация гранулы по размерам и форме, а также счет и дозирование количества гранул в выборке. После этого блок сортировки по команде ЭВМ разделяет поток летящих гранул на пять групп, каждая из которых собирается в отдельную кассету. Кассеты с кондиционными гранулами взвешиваются на электронных весах ВБЭ-1. Результаты взвешивания через адаптер сопряжения поступают в центральную ЭВМ. которая осуществляет дозирование выборки гранул по заданной массе и рассчитывает значения остальных характеристик контроля. Задание режимов работы КПНК осуществляется с пульта управ-

ления. Значения характеристик контроля, гистограммы и служебная информация выводится на дисплей и цифропечать.

Конструктивно КПНК "Комби" включает в себя: операционный модуль - оригинальный шкаф с тремя оптико-электронными каналами, устройством транспорта и дозирования, блоком сортировки и электронными весами; электронный модуль-шкаф УТК-1, содержащий узлы управления (УТК-1) и блоки электропитания операционного модуля. Модуль обработки информации - шкаф УТК-1. содержащий крейты (УТК-2) устройства предварительной обработки и адаптера сопряжения, а также три канальные ЭВМ; пульт управления и регистрации - стол УТК-1 с панелью управления, дисплеем, крейтом управления (УТК-2) и узлами электропитания; стойку центральной ЭВМ с устройством цифропечати.

Пост контроля шаровых элементов ПНК ВРШЭ-1М еИ2.758.305 осуществляет контроль и разбраковку твэлов по внешним размерам в диапазонах: меньше 59,7 мм (брак); от 59,7 до 60,0 мм (годные); больше 60.0 мм (доработка) с погрешностью не более 0,05 мм и производительностью не менее 1 твэл/мин. Контроль основан на определении габаритных размеров контуров трех взаимно-ортогональных проекций шарового элемента оптико-механическим способом. При этом контроль каждого контура осуществляется с помощью двух кольцевых калибров с внутренними диаметрами равными предельно допустимым внешним размерам изделия. Элементы оптического метода используются для определения взаимного расположения калибра и твэла. получения контрольной информации и автоматизации контроля.

Принцип действия поста заключается в следующем. С помощью механизма поштучной выдачи первый твэл по желобу поступает на первую позицию контроля, состоящую из расположенных соосно друг над другом калибров диаметрами 60,0 и 59,7 мм. При этом верхний калибр расположен в плоскости приемной площадки твэла. После контроля размеров первого контура твэл перекатывается с поворотом на 90° на приемную площадку второй позиции контроля.

где осуществляется контроль его внешнего контура в плоскости перпендикулярной первой, при этом на первую позицию контроля подается второй твэл. Затем первый твэл поступает на третью позицию для контроля его контура взаимно-ортогонального к двум первым. При этом на вторую позицию подается второй твэл и т.д. Получение третьей ортогональной проекции обеспечивается тем, что желоб между второй и третьей позициями контроля имеет в плане изгиб под углом 90°. После контроля в трех взаимноорто-гональных плоскостях первый твэл поступает в блок разбраковки, который по команде устройства обработки информации направляет его в соответствующий приемник. Таким образом осуществляется непрерывный процесс контроля и сортировки. Конструктивно ПНК ВРШЗ-1М выполнен на базе унифицированного стола УТК-1 с расположенными на нем оригинальным устройством разбраковки и унифицированным устройством обработки информации (крейт УТК-2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результата работы состоят в следующем.

1. Решена крупная научная проблема по созданию и применению методов и аппаратуры динамического реконструктивного управляющего контроля размеров и формы микрообъектов массового производства, имеющая важное значение для развития перспективного направления гранулометрии.

2. Предложены и разработаны принципы, теоретические положения статистической реконструкции размеров и формы микрообъектов по контурам изображений теневых проекций.

3. Создан ряд принципиально новых, обладающих различными возможностями, оптико-электронных телевизионных проекционных реконструктивных методов, позволяющих осуществить одновременно высокопроизводительный автоматический бесконтактный динамический дифференциальный многомерный прецизионный достоверный контроль и сортировку микрообъектов различной физической при-

роды по среднему эквивалентному диаметру и коэффициенту несферичности в реальном масштабе времени, в том числе: метод площадей, метод одномерных проекций, статистический метод, метод площадей и проекций, минимаксный метод, метод параллельных касательных и метод обобщенной аппроксимации. По совокупности характеристик быстродействия, диапазону измерений, точности и достоверности эти методы существенно (в 10 -20 раз) превосходят традиционные и обеспечивают целенаправленное оптимальное управление качеством продукции и формирование ее новых заданных свойств непосредственно в процессе производства.

4. Разработана программно-аппаратная автоматизированная система научных исследований геометрических характеристик, методов и средств динамического проекционного контроля микрообъектов, в т. ч. математические и физические модели размеров и формы микрообъектов, их плоскостных и пространственных характеристик, детерминированных и стохастических процессов получения, обработки и анализа видеоинформации, а также пять методик их статистических исследований.

5. Предложен информационный подход и разработана методология систематического сравнения качества методов геометрического контроля, основанных на различных физических принципах. Определена информативность шести основных видов первичной проекционной информации.

6. Определены закономерности влияния топологии взаимной ориентировки теневых проекций на точность и достоверность геометрического контроля микрообъектов.

7. Впервые получены сравнительные функциональные характеристики качества традиционных и новых методов проекционного динамического контроля размеров и формы микрообъектов по быстродействию, точности и достоверности.

8. Создан комплекс из 11 оригинальных базовых унифицированных технических средств (узлов, блоков, устройств и систем) реализующих основные операции телевизионного управляющего

контроля микрообъектов - получение импульсных оптико-электронных изображений теневых проекций, обработку и анализ видеоинформации. а также дозирование, транспорт и сортировку микрообъектов по размерам и форме в реальном масштабе времени. Комплекс обеспечивает построение информационно-измерительных, контрольных и управляющих систем методом проектной компоновки.

Для проверки работоспособности и наладки технических средств комплекса на этапах разработки и эксплуатации создан оригинальный комплект стендового наладочного оборудования.

9. Создан оригинальный комплекс автоматических установок для динамического управляющего контроля и сортировки по размерам и форме микрообъектов различной физической природы, включая элементы ядерного топлива ВТГР. Он включает в себя пост контроля диаметра капель, комплексный пост контроля и сортировки гранул по размерам, форме и плотности, а также пост контроля и сортировки шаровых элементов по внешним размерам.

10. Новизна и оригинальность разработанных методических и научно-технических решений подтверждена девятью авторскими свидетельствами на изобретения.

11. Общие и частные результаты диссертационной работы внедрены и использованы в ВНИИТФА. НПО "Луч", ВНИИНМ. Институте механики МГУ. НИИ "Полюс". МИФИ и Московском заводе полиметаллов. При этом общий расчетный годовой экономический эффект, в ценах 1986г., составил около 4 млн.руб.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Доморацкий Е.П. Методы динамического контроля размеров и формы микроэлементов с реконструкцией по контурам теневых проекций. Атомная энергия, 1993, т.75, вып.2. с.132-138.

2. Доморацкий Е.П. Установка динамического контроля раз-

меров, формы и плотности микротвэлов. Атомная энергия, 1994, т. 76. вып. 1, с. 61-65.

3. Доморацкий Е.П. Система статистических исследований методов и средств контроля геометрических характеристик сферических изделий. Вопросы атомной науки и техники. Серия Радиационная техника, 1992, вып.2 (47), с.66-75.

4. Доморацкий Е.П. Методика автоматического измерения размеров проекций гранул. Вопросы атомной науки и техники. Серия Радиационная техника, 1992, вып.2 (47), с.76-79.

5. A.C. N 1223718 СССР. Способ автоматического контроля геометрических размеров и формы гранул. /Доморацкий Е.П., Крейндлин И.И., Мочалов А.Ю., Пахунков Ю. И.// БИ-1993, N 21.

6. A.C. N 1393054 СССР. Способ определения формы и размеров гранул. /Доморацкий Е.П., Крейндлин И.И.. Мочалов А.Ю., Пахунков Ю.И.// БИ-1993, N 23.

7. A.C. N 1241820 СССР. Устройство автоматического бесконтактного контроля геометрических параметров гранул. /Доморацкий Е.П. . Крейндлин И.И., Куликов Н.В.и др.// БИ-1993, N21.

8. А. С. N 1353069 СССР. Устройство автоматического бесконтактного контроля геометрических параметров движущихся микрообъектов. /Доморацкий Е.П., Щетников А.А.// БИ-1993, N41.

9. A.C. N 1297259 СССР. Устройство формирования сигнала изображения. /Дик П. А., Доморацкий Е. П., КраснюкА.А., Куликов Н.В., Стенин В. Я.// БИ-1987, N 10.

10. A.C. N 1344444 СССР. Устройство для регистрации импульсного изображения. /Дик П.А.. Доморацкий Е.П., Краснюк A.A., Куликов Н.В.. Стенин В.Я.//БИ-1987, N43.

11. A.C. N 1508825 СССР. Устройство для ввода информации. /Доморацкий Е.П.. Софрышев A.B., Пахунков Ю.И.// БИ-1993, N 16.

12. A.C. И 668008 СССР. Устройство для контроля блоков постоянной памяти. /Доморацкий Е.П., Добролюбов Е.П.. Корепа-нов Б. А. и др.//БИ-1979. N 22.

13. A.C. N 1177982 СССР. Устройство для разделения частиц

из смеси./Доморацкий Е.П.. Крейндлин И.И., Мокиенко И.Н. и др. // БИ-1993. N 17.

14. Доморацкий Е.П., Крейндлин И.И., Матвеев Л.В., Пахун-ков Ю.И. Проведение исследований по разработке концепции построения автоматизированной системы контроля и управления массовым производством шаровых элементов. Отчет ВНИИТФА по НИР "Конспект". 1988 (ИНВ N 507).

15. Доморацкий Е.П., Крейндлин И.И., Олейников П.П. и др. Автоматический быстродействующий контроль геометрических характеристик микротвэлов. Проблемы отработки твэлов на основе микротвэлов для ВТГР.. вып. 10. 1988. с. 21-32.

16. Доморацкий Е.П.. Крейндлин И.И.. Олейников П.П. Высокопроизводительный бесконтактный метод контроля и сортировки топливных гранул по геометрическим размерам и форме. Тезисы докладов межотраслевой научно-технической конференции "Методы и средства неразрушающего контроля при производстве твэлов. TBC и ПЭЛ для энергетических реакторов". ВНИИРТ, М., 1984.

17. Доморацкий Е.П.. Мочалов А.Ю., Пахунков Ю.И. Методика выбора первичной информации при контроле геометрических характеристик сферических изделий ядерного топлива. Вопросы атомной науки и техники. Серия Радиационная техника. 1989, вып.2 (47). с.9-и.

18. Доморацкий Е.П., Мочалов А.Ю.. Пахунков Ю.И. Метод автоматической обработки теневых изображений микротвэлов. Проблемы отработки твэлов на основе микротвэлов для ВТГР., вып.10, 1988. с. 33-39.

19. Доморацкий Е.П.. Мочалов А.Ю., Пахунков Ю.И. Методы реконструкции при контроле размеров и формы топливных гранул по теневым проекциям. Вопросы атомной науки и техники. Серия Радиационная техника, 1986, вып.2 (33), с.7-11.

20. Доморацкий Е.П., Пакшина М.Ф.. Пахунков Ю.И. Метод обобщенной аппроксимации микротвэлов эллипсоидом вращения для контроля геометрических характеристик в реальном масштабе вре-

мени. Вопросы атомной науки и техники. Серия Радиационная техника. 1986. вып.2 (33). с.3-6.

21. Доморацкий Е.П., Крейндлин И.И.. Мочалов А.Ю.. Пахун-ков Ю.И. Автоматизированная система исследований геометрических характеристик микросферического топлива. Проблемы отработки твэлов на основе микротэлов для ВТГР., вып. 7, 1985.

22. Доморацкий Е.П.. Мочалов А.Ю., Пахунков Ю.И. Алгоритмы и комплекс программ исследования методов и средств контроля геометрических характеристик микросферического топлива. Отчет ВНИИТФА по НИР "Куб-4-Каталог".1989 (инв N 6311).

23. Доморацкий Е.П., Дианов И.Н.. Пахунков Ю.И. Оптико-электронный канал получения импульсных теневых изображений микротвэлов. Вопросы атомной науки и техники. Серия Радиационная техника, 1990. вып.3 (43), с.60 -67.

24. Доморацкий Е.П.. Дик П.А., Краснюк A.A., Куликов Н.В. и др. Импульсный датчик изображения. Вопросы атомной науки и техники. Серия Радиационная техника, 1990, вып.3 (43), с.68-72.

25. Доморацкий Е.П., Дик П.А., Краснюк A.A., Стенин В.Я. Импульсный датчик трехмерных изображений для систем технологического контроля. Электронная промышленность, 1993, вып.7. с.

26. Доморацкий Е.П., Куликов Н.В. Следящий дискриминатор видеосигналов. Вопросы атомной науки и техники. Серия Техническая физика и автоматизация, 1993, вып.1/2 (48), с.56-60.

27. Доморацкий Е.П.. Костарев A.M.. Куликов Н.В.. и др. Быстродействующее автоматическое устройство разделения и поштучной подачи микротвэлов. Проблемы отработки твэлов на основе микротвэлов для ВТГР., вып.10. 1988, с. 13-20.

28. Доморацкий Е.П., Куликов Н.В.. Мочалов А.Ю. и др. Исследование метода и разработка аппаратуры контроля диаметра капель при золь-гель процессе. Отчет ВНИИТФА по НИР "Капля" , 1990 (инв N 6991).

29. Доморацкий Е.П.. Куликов Н.В.. Мочалов А.Ю.. Пахунков ¡0. И. Исследование и разработка методов и аппаратуры неразруша-

ющего контроля качества микротвэлов шаровых твэлов ВТГР по размерам и средней плотности кернов и их покрытий. Отчет ВНИИТФА по НИР "Комби", 1988 (инв N 525).

30. Доморацкий Е.П.. Крейндлин И.И., Пахунков Ю.И.. Матвеев Л.В. и др. Исследования по усовершенствованию, доработка и изготовление экспериментальных образцов приборов с повышенным ресурсом и надежностью работы при контроле качества шаровых твэлов и их компонентов. Отчет ВНИИТФА по НИР "Ком-плект-3", 1988 (инв N 509).

31. Доморацкий Е.П., Куликов Н.В., Мочалов А.Ю., Софрышев A.B.и др. Исследования по усовершенствованию установки контроля качества микротвэлов по размерам и средней плотности кернов и их покрытий и разработка стендового наладочного оборудования. Отчет ВНИИТФА по НИР "Куб-4\ 1988 (инв N518).

32. Доморацкий Е.П., Олейников П.П., Пахунков Ю.И.. Проведение испытаний в подтверждение результатов технического проекта с изготовлением опытных образцов. Отчет Гос.НИИ НПО "Луч", 1985 (ИНВ N 6402).

В работах, выполненных в соавторстве, автором формулировалась задача, исследовалось и выполнялось общее решение.