автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Методы и средства автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для контроля качества ядерного топлива

На правах рукописи

ПРОНИЧЕВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОСТРУКТУРЫ ТОПЛИВНЫХ ТАБЛЕТОК ИЗ ДИОКСИДА УРАНА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

Специальность 05.11.16 - «Информационно-измерительные и

управляющие системы»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

^ У/у

г. Москва - 2005 г.

\

Работа выполнена в Московском инженерно-физическом институте (государственном университете).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Штань Александр Сергеевич,

Ведущая организация: ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ».

Защита состоится 17.10.05 в 15 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.130.02 при Московском инженерно-физическом институте (государственном университете) по адресу 115409, г. Москва, Каширское ш., д.31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Никитаев Валентин Григорьевич.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Казачков Юрий Петрович.

Автореферат разослан «

»

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Петров Г.В.

аЗб &5Ъ2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена разработке и исследованию методов и средств автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для контроля качества ядерного топлива в условиях крупносерийного промышленного производства.

Актуальность диссертации

Касаясь развития атомной энергетики, необходимо отметить два аспекта в свете темы диссертации - безопасность эксплуатации атомных станций и увеличение эффективности производства электроэнергии. Оба связаны с повышением требований к качеству ядерного топлива (ЯТ), что в свою очередь вызывает необходимость совершенствования существующих и создания новых средств контроля качества ЯТ.

Одними из важных параметров, измеряемых при контроле качества топливных таблеток из диоксида урана (ТТДУ) при их промышленном производстве, являются характеристики микроструктуры материала ТТДУ - размер зерна и пористость. В практике промышленного контроля для измерения размера зерна широко применяется метод случайных секущих. Данный метод измерения размера зерна ТТДУ характеризуется рядом недостатков: трудоемкостью процесса контроля, большим объемом ручных операций и визуального анализа, зависимостью результатов контроля от субъективного фактора. Кроме того, получаемое в результате измерения значение условного размера зерна нелинейно зависит от среднего размера зерна (коэффициент пропорциональности зависит от распределения зерен по размерам в контролируемом образце). Такое состояние качества измерений размера зерна ТТДУ не соответствует требованиям современного производства. В этой связи актуальна задача автоматизированного измерения размера зерна, свободного от перечисленных недостатков.

Обзор работ по метрологическому обеспечению автоматизированных систем обработки изображений (АСОИЗ) свидетельствует об актуальности задачи разработки соответствующих методологических основ, отвечающих специфике обработки изображений и затрагивающих в первую очередь методы экспериментального определения метрологических характеристик АСОИЗ и формирование эталонной базы.

Цель и задачи диссертации

Целью диссертации является создание методов и средств измерения параметров микроструктуры ТТДУ для контроля качества ядерного топлива в условиях крупносерийного промышленного производства.

Для достижения данной цели были поставлены следующие

задачи:

- исследование особенностей изображений шлифов ТТДУ, изготовленных в условиях крупносерийного промышленного производства, контроль качества которых выполняется в центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод»;

- разработка концептуальной модели автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры ТТДУ при промышленном контроле их качества;

- разработка модели микроскопического изображения шлифа ТТДУ при оценке характеристик ее микроструктуры;

- разработка метода автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры ТТДУ;

- обоснование технических требований на создание специализированных технических средств, реализующих метод автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры ТТДУ;

- создание автоматизированной системы измерения размера зерна при контроле качества ядерного топлива;

- исследование метрологических характеристик автоматизированной системы измерения размера зерна при контроле качества ядерного топлива;

- разработка методики выполнения измерений размера зерна с использованием автоматизированной системы обработки изображений АТЛАНТ при промышленном контроле качества ТТДУ в условиях крупносерийного производства.

Научная новизна

1. Предложен метод цифровой обработки изображений, который обеспечивает построение границ зерен микроструктуры ядерного топлива в условиях их частичной видимости и наличия пор. Реализация метода в системе АТЛАНТ-ТК позволила производить автоматизированные измерения размера зерна микроструктуры ТТДУ.

2. Разработана методика выполнения измерений размера зерна микроструктуры ТТДУ с применением автоматизированной системы обработки изображений АТЛАНТ-ТК.

3. Представлена модель погрешности автоматизированного измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана, которая позволила выявить факторы, влияющие на погрешность измерения размера зерна микроструктуры ядерного топлива, и учесть их при разработке методов исследования метрологических характеристик системы ATJIAHT-TK.

4. Разработана методика экспериментальной оценки погрешности измерения размера зерна микроструктуры ТТДУ.

Практическая значимость

1. На основе предложенных в диссертации методов и средств обработки изображений разработана автоматизированная система ATJIAHT-TK для измерения параметров микроструктуры ТТДУ, которая внедрена в ОАО «Машиностроительный завод» в г. Электросталь для промышленного контроля качества ядерного топлива для атомных электростанций при крупносерийном производстве ТТДУ. ОАО "Машиностроительный завод" в г. Электросталь является крупнейшим в России изготовителем тепловыделяющих сборок (TBC) для всех типов эксплуатирующихся в России и СНГ атомных электростанций (АЭС).

Работы по созданию и внедрению системы АТЛАНТ-ТК с учетом их большого объема и комплексности проводили совместно МИФИ, ОАО «ТВЭЛ», ФГУП ГНЦ «ВНИИНМ им. А. А. Бочвара», ОАО «Машиностроительный завод». МИФИ обеспечивал разработку математического, технического, программного, методического обеспечения системы АТЛАНТ-ТК, выполнял экспериментальные исследования метрологических характеристик разрабатываемой системы, осуществлял изготовление, монтаж и настройку системы АТЛАНТ-ТК в центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод», проводил авторский надзор за эксплуатацией системы. ОАО «ТВЭЛ» координировал общее выполнение работ. ФГУП ГНЦ «ВНИИНМ им. А. А. Бочвара» выполнял метрологическую аттестацию методики выполнения измерений параметров микроструктуры ТТДУ с применением системы АТЛАНТ-ТК, формировал экспертные заключения по положению границ зерен на изображениях шлифов ТТДУ для атласа изображений микроструктур ТТДУ, разрабатывал технологию подготовки шлифов ТТДУ для автоматизированного анализа, осуществлял оценку качества предлагаемых в процессе разработки проектных решений. ОАО «Машиностроительный завод» выполнял метрологическую аттестацию авто-

матизированной системы АТЛАНТ-ТК, осуществлял оценку качества результатов разработки, проводил опытную эксплуатацию макета системы и опытно-промышленную и промышленную эксплуатацию системы АТЛАНТ-ТК, выполнял набор экспериментальных данных для анализа объектной среды и исследования метрологических характеристик разработанной системы, реализовывал комплекс организационно-технических мер на ОАО «Машиностроительный завод» по внедрению в технологию производства ТТДУ методики выполнения измерений с применением системы АТЛАНТ-ТК. 2. Разработанная методика выполнения измерений параметров микроструктуры топливных таблеток с применением системы АТЛАНТ-ТК прошла метрологическую аттестацию, что позволило применить разработанную методику в промышленном контроле качества топливных таблеток при их крупносерийном производстве.

Апробация диссертации Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на совещаниях в ОАО «ТВЭЛ», во ФГУП ГНЦ «ВНИИНМ им. А. А. Бочвара», ОАО «Машиностроительный завод» г. Электросталь, на Всесоюзной научной конференции "Проблемы теории чувствительности измерительных датчиков, электронных и электромеханических систем" (г. Владимир 1989г.), на VII Международной научно-технической конференции «Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий»(г.Череповец, 1997г.), на научных сессиях МИФИ-1999, 2000, 2001, 2002, 2004 г.г., на ХП, XIII, XV Научно-технических конференциях с участием зарубежных специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" в 2000, 2001, 2003г.г., на Всероссийской научно-технической конференции «Методы и технические средства оперативной оценки структурно-механического состояния металла элементов конструкций и машин» МЭИ(ТУ)- 2002г.

Основные положения, выносимые на защиту 1. Метод цифровой обработки изображений, обеспечивающий измерение размера зерна топливных таблеток из диоксида урана в условиях промышленного контроля качества продукции при крупносерийном производстве ядерного топлива, устойчивый к влиянию пористости материала топливной таблетки на результат измерения.

2. Концептуальная модель автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры ядерного топлива, которая является основой для разработки методов и средств автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

3. Методика выполнения измерений размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана с применением автоматизированной системы обработки изображений АТЛАНТ, которая обеспечивает возможность промышленной эксплуатации системы автоматизированного измерения размера зерна для контроля качества ядерного топлива.

4. Модель погрешности измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток на основе диоксида урана, позволившая определить факторы, влияющие на погрешность измерения, что способствовало разработке методов исследования метрологических характеристик системы АТЛАНТ-ТК.

5. Методика экспериментальной оценки погрешности измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана, применение которой дало возможность выполнить оценку метрологических характеристик системы автоматизированного измерения размера зерна.

6. Методика расчета оценки составляющих погрешности измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана. Применение методики выявило основные факторы, влияющие на погрешность измерения, и позволило разработать средства по уменьшению погрешности измерения размера зерна с применением автоматизированной системы обработки изображений.

7. Математическая модель микроскопического изображения шлифов топливных таблеток из диоксида урана. Предложенная модель позволила учесть специфические особенности объектной среды, выявленные в результате экспериментальных исследований промышленной продукции на ОАО «Машиностроительный завод». Учет этих особенностей позволил разработать метод обработки изображений шлифов ТТДУ для измерения размера зерна, устойчивый к влиянию факторов, искажающих картину границ зерен ТТДУ.

Публикации

Диссертант имеет более 80 научных работ, большая часть которых (47) отражает содержание диссертации. Из указанной части им было опубликовано без соавторов 6 печатных работ и в соавтор-

стве 34 печатные работы в ведущих отечественных журналах, научных сборниках МИФИ, трудах международных и всесоюзных научных конференций и семинаров. Частично материалы диссертации использованы в двух учебных пособиях по лабораторному практикуму «Компьютерные измерительные системы» под редакцией проф. В.Н.Михайлова и доц. В.Г.Никитаева, изданных в 1994 и 1995 годах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы (86 наименований), 1 приложения. Всего в диссертации 157 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальное 1Ь диссертации, определена ее цель, сформулированы положения выносимые на защиту и научная новизна.

От размера зерна зависят эксплуатационные свойства ТТДУ при работе в ядерном реакторе. Ранее использовавшиеся системы измерения этого параметра не отвечают современным требованиям по точности измерений. Для решения задачи автоматизированного измерения размера зерна ТТДУ предложено использовать компьютерную систему обработки микроскопических изображений. Большинство известных систем такого рода имеют универсальный характер и не пригодны для штатного контроля микроструктуры ядерного топлива из диоксида урана в условиях заводских лабораторий, так как не содержат в себе методов, адаптированных к особенностям изображений микроструктуры ТТДУ конкретного производства и не сопровождаются методиками измерений размера зерна в условиях промышленного контроля качества продукции. Для решения поставленной задачи необходима разработка специализированной системы измерения параметров микроструктуры ТТДУ на уровне современных требований.

В первой главе проведён анализ проблемы измерения размера зерна при промышленном контроле микроструктуры ядерного топлива на основе диоксида урана. При керамографическом контроле качества ТТДУ измеряются две основные характеристики микроструктуры — размер зерна и пористость. Размер зерна влияет на такие параметры ядерного топлива как продолжительность эксплуатации, стойкость к разрушению ТТДУ и твэлов и др. Эта характеристика является одним из важнейших показателей качества ТТДУ,

поэтому в настоящей работе основное внимание уделено автоматизации процесса измерения размера зерна.

Методы измерения размера зерна для металлов определены в ГОСТ 5639-82. В практике металлографических лабораторий наиболее часто для измерения размера зерна используют либо метод оценки по шкалам балльности, либо метод случайных секущих, как наиболее простой при ручном способе обработки изображений. В первом случае размер зерна характеризуется баллом - номером соответствующего изображения в шкале типовых изображений зерен-ных структур, во втором случае размер зерна характеризуется условным размером зерна, соответствующим средней длине отрезков, образованных пересечениями границ зерен с проведенной по изображению прямой линией. Недостатком этих методов является существенное влияние на результат субъективного фактора. Метод подсчета количества зерен более точен (здесь размер зерна характеризуется средней площадью или длиной стороны квадрата, по площади равного средней площади зерна), но более трудоемок и в практике «ручного» анализа, как правило, не используется. Компьютерная обработка изображений позволяет произвести такой расчет программно. Кроме того, в ходе компьютерной обработки изображений имеется возможность определения площади каждого из зерен, что дает возможность анализа распределения зерен по размерам. Такая информация является дополнительной характеристикой качества материала ТТДУ. Структура автоматизированной системы измерения размера зерна ТТДУ представлена на рис. 1.

На первом этапе проектирования был проведен анализ объектной среды, цель которого — исследование проблемных вопросов измерения размера зерна в условиях промышленного конгроля качества ТТДУ. Анализ производился по изображениям шлифов штатной продукции ОАО "Машиностроительный завод", приготовленных для штатного контроля (свыше 600 изображений различных шлифов). Для получения экспериментальных данных об объектной среде был создан макет системы АТЛАНТ-Т, установленный в Центральной заводской лаборатории ОАО "Машиностроительный завод". Для учета вариативности характеристик изображений шлифов ТТДУ в условиях реального производства выборка изображений для анализа формировалась в течение длительного периода опытной эксплуатации макета системы (около года).

В результате проведенных экспериментальных исследований выявлено значительное разнообразие изображений микроструктуры ТТДУ, изготовленных в условиях крупносерийного промышленного производства. С точки зрения задачи измерения размера зерна наиболее важной характеристикой изображений являются отличительные признаки границ зерен. В условиях центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод» и применяемой технологии изготовления таблеток и шлифов характерным свойством изображений микроструктуры является невидимость части границ зерен, разнообразие видимых границ по контрасту и яркости, наличие пор разного размера и яркости как в области границ, так и внутри зерен.

Рис. 1. Структура автоматизированной системы измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана

Выполненные эксперименты по изменению условий химического травления поверхности шлифов ТТДУ с целью выявления

невидимых границ зерен показали, что наряду с проявлением невидимых границ зерен из-за растрава пор происходит формирование ложных границ зерен, кроме того, мелкие зерна вытравливаются, формируя ложное изображение пор. Поэтому перед специалистами, разрабатывающими технологию изготовления шлифов ТТДУ была поставлена задача определения режимов изготовления шлифов для автоматизированного измерения размеров зерна, обеспечивающих оптимальную степень проявления границ зерен без растрава пор, искажающего картину границ зерен.

По результатам анализа объектной среды предложено классификацию видимых границ выполнять по критериям ширины и контраста. Условно по ширине границы разделены на широкие и узкие, а по контрасту на контрастные и слабоконтрастные. В свою очередь в классе широких границ выделены типы четких и размытых границ. В дальнейшем четкие широкие границы именуются широкими, размытые широкие границы - размытыми. Соответственно, можно выделить шесть основных типов видимых границ: широкая контрастная; узкая контрастная; широкая слабоконтрастная; узкая слабоконтрастная; размытая контрастная; размытая слабоконтрастная.

В заключительной части главы представлена постановка задачи диссертации.

Во второй главе рассматривается метод автоматизированной обработки изображений шлифов ТТДУ для измерения размера зерна. По результатам исследования особенностей объектной среды, возможностей технологии производства ТТДУ, требований к контролю качества продукции, выпускаемой на ОАО «Машиностроительный завод», разработаны требования к системе измерения размера зерна ТТДУ. На основе анализа изображений шлифов таблеток, проходящих штатный контроль, построена модель изображения микроструктуры шлифа с травлением на зерно и разработан метод цифровой обработки изображения. Исходя из требований к создаваемой системе, разработан критерий качества обработки изображения микроструктуры ТТДУ.

Требования к системе автоматизированного измерения размера зерна ТТДУ охватывают функции системы, технические и метрологические характеристики, условия выполнения измерений, квалификацию персонала и т.д.

Модель изображения зерна строится на основании учёта следующих основных свойств изображения шлифа ТТДУ, выраженных в модели:

Мзер {Мф, Мрр, Л/1л/р, Ммпор> М|фП0р5 Мш}, где Мф — модель фона изображения; Мгр — модель области границ зерна на изображении; Млгр — модель линий границ зерна; Ммпор — модель мелких пор; Мкр1,ор — модель крупных пор; Мш — модель шума изображения.

Поскольку целью обработки изображения является измерение размера зерна, постольку необходимо преобразовать полутоновую картину в условную карту областей зерен и пор, в которой все точки изображения однозначно классифицированы как точки принадлежащие либо отдельным зернам, либо порам, либо линиям границ, разделяющим отдельные зерна. При расчете площади зерен площадь пор, полностью находящихся внутри зерна принимается в расчет, в то время как площадь пор, находящихся на границе зерен не учитывается.

Исследование традиционных методов обработки изображений для измерения размера зерна привёл к выводу о необходимости создания методов обработки, ориентированных на особенности рассматриваемого класса изображений. Проблемы автоматизации здесь главным образом обусловлены трудностями точного выделения границ зёрен из-за наличия пор в области зерен и на их границах. Для определения подходов к решению проблем предложена концептуальной модель обработки изображений микроструктуры ТТДУ:

Мконц = (I, Мпо, Мв„ Мд-, МфЛ1, Мрп), где I модель исходного изображения; М„0 — модель предварительной обработки, обеспечивающей преобразование анализируемого изображения к виду, требуемому для последующих этапов обработки; Мвг — модель выделения границ; Мдг — модель дострое-ния границ; Мфлг — модель фильтрации ложных границ; Мрп - модель расчёта параметров зёрен.

Наибольшую сложность в обработке изображения представляет выделение границ в условиях наличия пор. Для решения этой задачи предложена модель:

Мвг= {М мк у Ммм , Мвк} , где Ммк - модель маскирования крупных пор; Ммм - модель маскирования мелких пор; Мвк - модель прорисовывания контурной линии видимых границ зерен.

Построение невидимых границ предложено выполнять в соответствии с моделью:

МВГ={М ОТ 9 Мфг, м ПС 5 Мрс.МфпЬ где Мот — модель выделения особых точек на построенных линиях границ зёрен; Мфг — операция по удалению ложных отрезков линий границ зерен из картины выделенных границ; Мпс — модель нахождения потенциальных соединений; Мрс — модель выделения реальных соединений; Мфл — модель фильтрации ложных зёрен.

В третьей главе проведен анализ погрешности измерения размера зерна. Представлена концептуальная модель погрешности измерения размера зерна. Произведена теоретическая оценка инструментальной и методической составляющих погрешности измерения размера зерна.

Концептуальная модель погрешности измерения размера зерна представляет обобщенную математическую модель, отражающую основные источники погрешности измерения размера зерна, и служит основой для построения математических моделей составляющих полной погрешности измерения и для разработки методов экспериментальной оценки погрешности измерения размера зерна. Предложен следующая модель погрешности измерения размера зерна:

М[13ер ~ {Мв, Мпос, Млз, Мнз, Мрасч}, где Ми — модель погрешности, обусловленной искажениями аппаратуры; Мпос— модель погрешности, обусловленной неточностью построения линии границы; Млз — модель погрешности, обусловленной построением ложных границ зёрен; М1П — модель погрешности, обусловленной недостройкой границ зёрен; Мрасч — модель расчёта результирующей погрешности, учитывающей вышеуказанные составляющие полной погрешности.

Модель инструментальной составляющей погрешности измерения размера зерна можно представить следующим образом:

Ми = {Мн, Мтк, Мув0}, где Мм — модель погрешности, обусловленной искажениями микроскопа; Мгк — модель погрешности, обусловленной искажениями телекамеры; Мувв — модель погрешности, обусловленной искажениями устройства преобразования видеосигнала в цифровое изображение.

Теоретическая оценка составляющей погрешности измерения линейных размеров, обусловленной искажениями микроскопа

строится на основе модели искажений, описываемых следующей функцией:

Гиск = г + (а|г|2 + Ь|г|) е + с, где г - вектор из начала координат в произвольную точку изображения в идеальной системе без искажений (началу координат соответствует центр кадра); е - единичный вектор, соответствующий вектору г ; гиск - вектор из начала координат в соответствующую точку изображения в реальной системе с искажениями; с - вектор, соответствующий смещению центра изображения реальной системы относительно идеальной; Ь - параметр, определяющий отличие масштаба изображения в реальной системе от масштаба изображения в идеальной системе; а - параметр, отражающий степень нелинейных искажений в реальной системе. Для упрощения расчетов предложено рассматривать изображение микроструктуры в круге диаметром Э. В рамках сделанных предположений в результате расчетов получено, что относительная ошибка измерения средней площади зерна равна ЗаО/2 + ЗЬ.

Из проведенного анализа следует, что погрешность, вызванная искажениями оптической системы микроскопа будет минимальна при обеспечении равенства Ь = -аГ)/2.

Показано, что в рамках рассматриваемой модели обеспечить выполнение этого равенства можно путем задания специальных условий при настройке системы, когда устанавливается масштабный коэффициент системы. Для этого размер эталонного отрезка, на результатах измерения которого производится настройка, должен соответствовать размеру Б, а размещаться он должен так, чтобы его центр совпадал с центром изображения.

Модель методической погрешности измерения размера зерна выразим следующим образом:

Мте1={Му, Мр, Мт, М„, Мг, Мг, МЛ, где Му - модель погрешности построения видимых границ; Мр - модель погрешности маскирования области крупных пор; Мт - модель погрешности маскирования области мелких пор; М„ - модель погрешности построения области невидимых границ; Мг - модель погрешности фильтрации ложных зёрен; Мг - модель погрешности измерения размеров выделенных зёрен; М5 - модель погрешности расчёта среднего размера зерна.

Оценка составляющей погрешности, вызванной недостройкой ("потерей") границ и выделением ложных зёрен строится на ос-

новании следующих положений: S — суммарная площадь всех зёрен; N — число зёрен; s, — площадь i-ro реального зерна; scp —

N

средняя площадь зёрен, scp = SSi /N.

Тогда оценка погрешности средней площади зерна может быть представлена формулой: 8s ср = Nt/(N(1- Nt /N)), где Nt = Nn для оценки погрешности в случае наличия N„ невыделенных границ на изображении, Nt = -N„ для оценки погрешности в случае наличия N, ложных зерен на изображении.

При увеличении модуля Nt ошибка в случае потерянных границ растёт быстрее по сравнению с ошибкой при таком же количестве ложных границ. Так, при AN = 0,25N 8вл ч, = 0,2 a 8sn ср = 0,3, т.е. "вес" ошибки в определении scp из-за потери границ более существенен по сравнению с "весом" ошибки из-за выделившихся ложных границ.

В четвертой главе рассмотрены результаты экспериментального исследования погрешности измерения размера зерна при использовании системы автоматизированного контроля качества ядерного топлива из диоксида урана. Представлена методика экспериментального определения погрешности измерения размера зерна. Выполнена оценка координатных искажений в системе. Проведена оценка погрешности системы по экспертным заключениям. Произведен расчёт характеристик погрешности системы.

Определение погрешности измерения размера зерна осуществляется расчетно-экспериментальным методом. Экспериментально определяются инструментальная составляющая погрешности. На основе сравнений с экспертными оценками на представительной выборке образцов штатной продукции выполняется определение погрешности в подсчете количества выделенных зерен. Используя полученные данные, расчетным путем определяется полная погрешность системы.

Оценка координатных искажений в системе осуществляется на основе измерений расстояний между штрихами объект-микрометра, располагаемого в разных местах поля изображения, расчета коэффициента максимального искажения линейных размеров, и определения погрешности измерения размера зерна, обусловленной координатными искажениями.

Экспериментом установлено, что коэффициент искажения монотонно изменяется при перемещении измеряемого объекта от цен-

тра изображения к его краю. Показано, что при исследовании метрологических характеристик системы для оценки искажений достаточно проводить измерения расстояния между штрихами объект микрометра в центре и по углам кадра изображения. При этом в каждом из указанных положений объект-микрометр следует ориентировать по диагоналям кадра изображения.

Предложен следующий перечень метрологических характеристик системы: 1) диапазон измерения размера зерна; 2) коэффициент искажения линейных размеров;- 3) случайная составляющая погрешности измерений размера зерна; 4) полная погрешность измерений.

Состав вышеперечисленного списка метрологических характеристик обусловлен необходимостью контроля при периодической поверке инструментальной составляющей погрешности. При поверке достаточно оценить лишь коэффициент искажений линейных размеров и случайную составляющую погрешности измерения размера зерна, изменение которых может быть порождено деградацией характеристик технических средств системы.

В пятой главе рассмотрена методика выполнения измерений параметров микроструктуры ТТДУ с применением системы АТ-ЛАНТ-ТК.

Порядок выполнения измерений: подготовка образца; установка образца на предметном столике микроскопа; оценка качества подготовки образца; выбор характерного поля для выполнения измерений; фокусировка оптической системы микроскопа; ввод изображения в систему; запуск программы обработки изображения; контроль результатов построения границ системой; вывод на печать результатов измерения размера зерна.

Отмечены этапы критичные с точки зрения точности измерений выполняемых с применением системы. Во первых - оценка качества подготовки образца - на образце должны отсутствовать: видимые на цифровом изображении следы шлифовки, царапины, углубления от абразивных частиц; линии деформации, находящиеся в зёрнах структуры; грязь, в том числе от смазочных и полировальных веществ; внесенные посторонние примеси; следы от высохшей воды и спирта; вырывы элементов структуры; выпуклости, рельеф; затиры; следы термических повреждений; степень травления шлифа должна соответствовать установленным в методике требованиям -недопустимо перетравливание пор и недотравливание границ зерен.

Во вторых - оценка качества введенного в компьютер изображения: изображение должно быть сфокусировано, недопустимы смаз и чересстрочный сдвиг, значение яркости точек цифрового изображения должно быть внутри диапазона 1...254. На этом этапе выполняется определение преобладающего типа зерен с тем, чтобы задать один из предопределенных сценариев автоматической обработки изображения. В третьих - оценка результатов автоматического построения границ зерен - программно построенная картина границ зерен сравнивается с исходным изображением микроструктуры шлифа; при неоднозначной трактовке положения невидимьгх границ зерен производится сравнение с экспертными оценками картины границ зерен, представленными в атласе. В случае нарушения требований к подготовке образца и качеству введенного изображения выявляются а ошибки в построении границ зерен и при их значительном количестве следует повторно произвести измерение с соблюдением всех требований методики выполнения измерений.

В шестой главе рассмотрено внедрение системы автоматизированного контроля качества ядерного топлива на основе диоксида урана в условиях крупного серийного производства. Представлены структура и краткое описание системы автоматизированного измерения размера зерна при промышленном контроле качества ТТДУ. Описано внедрение результатов диссертации в учебный процесс.

В заключении диссертации сформулированы основные результаты:

1. Основной научный результат диссертации состоит в разработке и исследовании методов и средств автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для контроля качества ядерного топлива в условиях крупносерийного промышленного производства.

2. Основной теоретический результат диссертации состоит в создании метода цифровой обработки микроскопических изображений шлифов топливных таблеток из диоксида урана для измерения размера зерна при промышленном контроле качества ядерного топлива.

3. Частные теоретические результаты диссертации состоят в следующем:

3.1. Предложена концептуальная модель обработки изображений микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для

измерения размера зерна ядерного топлива. Модель включает следующие основные этапы обработки изображения:

1) предварительная обработка, обеспечивающая приведение анализируемого изображения к виду, требуемому для последующих этапов обработки;

2) выделение видимых границ;

3) построение невидимых границ;

4) фильтрация ложных границ;

5) расчет площадей зерен и расчет среднего размера зерна.

Указанная модель позволила учесть особенности промышленного производства топливных таблеток и контроля их качества в условиях Центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод» в г.Электросталь, разделить решение задачи на этапы и определить требования к результатам обработки на каждом из этапов, таким образом, чтобы обеспечить решение задачи в целом. Концептуальная модель послужила основой для полных математических моделей.

3.2. Разработаны полные математические модели обработки изображений для измерения размеров зерна топливных таблеток из диоксида урана. Указанные модели выступили основой построения алгоритмов автоматизированной обработки изображений и их реализации в автоматизированной системе измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана для промышленного контроля качества ядерного топлива.

3.3. Представлена модель погрешности автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана. Предложенная модель явилась основой разработки методов и средств экспериментального определения погрешности автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

3.4. Описана модель микроскопического изображения шлифов топливных таблеток из диоксида урана, представляющих промышленную продукцию. Модель отражает существенные особенности изображений шлифов топливных таблеток из диоксида урана, учет которых позволил разработать метод измерения размера зерна, устойчивый к влиянию на результат измерений пористости материала топливных таблеток.

3.5. Разработана методика расчета составляющих погрешности измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана при

выполнении измерений с применением системы АТЛАНТ-ТК. Применение методики позволило расчетным путем оценить основные факторы, влияющие на погрешность измерения размера зерна, что способствовало разработке средств по уменьшению погрешности измерения размера зерна с применением автоматизированной системы обработки изображений.

4. Основной практический результат диссертации состоит в решении важной научно-технической проблемы создания методов^ и средств промышленного контроля качества ядерного топлива для ядерных энергетических реакторов, на основе которых с участием диссертанта спроектирована, изготовлена и внедрена в штатный контроль качества промышленной продукции система АТЛАНТ-ТК для автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

5. Частные практические результаты диссертации состоят в следующем:

5.1. Выпущена методика выполнения измерений размеров зерна топливных таблеток из диоксида урана с применением системы АТЛАНТ-ТК. Указанная методика была метрологически аттестована ФГУП ГНЦ «ВНИИНМ им. А. А. Бочвара» - головным институтом Министерства по атомной энергии Российской Федерации, что обеспечило возможность использования указанной методики при промышленном контроле качества продукции на ОАО "Машиностроительный завод" в г. Электросталь.

5.2. Разработаны средства для экспериментальной оценки погрешности измерений размера зерна ядерного топлива: создан атлас изображений зерен, предложена методика экспериментальной оценки инструментальной составляющей погрешности измерений (позволяющей контролировать состояние технических средств системы при проведении поверочных работ) и полной погрешности измерений размера зерна.

5.3. Проведен эксперимент по определению отдельных составляющих погрешности измерения и полной погрешности измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана. Результаты эксперимента подтверждают пригодность системы для измерения размеров зерна топливных таблеток при промышленном контроле качества ядерного топлива.

5.4. Результаты диссертации использованы при подготовке двух выпусков лабораторных практикумов "Компьютерные

измерительные системы" по темам "Автоматизированные системы обработки изображений. Метрологические проблемы"( 1994г.) и "Автоматизированные системы обработки изображений. Общие положения"(1995г.), в лекционных курсах «Метрология, стандартизация, сертификация», «Системы обработки изображений в медицине», «Проектирование компьютерных медицинских систем», читаемых студентам кафедры «Компьютерные медицинские системы» МИФИ.

5.5. Решения, положенные в, основу разработки системы АТЛАНТ- ТК для промышленного контроля микроструктуры ядерного топлива, были применены и в других сферах. В результате создан ряд систем обработки изображений для металлографического анализа и для медицинской диагностики. За работы по созданию таких систем диссертант награжден двумя бронзовыми медалями ВДНХ, Дипломами Научной сессии МИФИ, Почетной грамотой Министра образования.

Основные положения и результаты диссертации представлены в работах:

1. Автоматизированная система промышленного контроля микроструктуры топливных таблеток / Михайлов В. Н., Никитаев

B. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1.

C. 208 — 209.

2. Внедрение автоматизированной системы АТЛАНТ-ТК для контроля микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана на ОАО «Машиностроительный завод» (г. Электросталь) / Солонин М. И., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2004: Сборник научных трудов. В 15 томах. — М.: МИФИ, 2004. Т. 1. Автоматика. Микроэлектроника. Электроника. Электронные измерительные системы. С. 254 — 256.

3. Компьютерные измерительные системы / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Приборы и системы управления.— 1995. — № 11. — С. 3 — 4.

4. Концептуальная модель автоматизированной обработки изображений зёрен. / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах, —М.: МИФИ, 2000. Ч. 1.С. 211 —212.

5. Методы определения величины зерна при промышленном контроле микроструктуры ядерного топлива / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2001: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.: МИФИ, 2001. Т.1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 193 — 194.

6. Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Метод экспериментального определения погрешности измерения линейных размеров в автоматизированных системах обработки изображений // Научная сессия МИФИ-99: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 1999. Ч. 6. С. 229 — 230.

7. Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Метрологические проблемы измерения линейных размеров микроскопических объектов // Инженерная физика. — 1999. — № 1. — С. 65 — 08.

8. Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Проблемы автоматизации обработки изображений при промышленном металлографическом контроле // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 206 — 207.

9. Никитаев В. Г., Погорелов А. К., Проничев А. Н. Выделение границ зёрен на изображениях микроструктуры материалов методом адаптивной бинаризации // Научная сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Ч. 1. С. 198— 199.

10. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Анализ методов выделения контуров на изображениях // Электронные измерительные устройства и системы / Под ред. А.Г.Филиппова. —- М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 70 — 75.

11. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Анализ погрешностей измерения метрических и ориентационных параметров в системах автоматизированной обработки изображений // Измерительная техника. — 1990. — № 12. — С. 5 — 7.

12. Никитаев В. Г., Проничев А. Н.. Исследование метрологических характеристик автоматизированной системы промышленного контроля качества ядерного топлива // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Сборник материалов XV Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов / Под

редакцией проф. В. Н. Азарова. — М.: МГИЭМ, 2003. С. 301 — 302.

13.Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Метод обработки анизотропных изображений // Метрология. — 1991. — № 2. — С. 19 — 24.

14.Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Методика оценки погрешности измерения линейных размеров в автоматизированной системе промышленного контроля // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Сборник материалов XII Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов / Под редакцией проф. В. Н. Азарова. — М.: МГИЭМ, 2000. С. 209 — 210.

15.Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Метрологическая аттестация автоматизированной системы обработки анизотропных изображений // Метрология. — 1991. — № 2. — С. 24 — 34.

16. Никшаев В. Г., Проничев А. Н. Модель методической составляющей погрешности измерения величины зерна // Научная сессия МИФИ-2002: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.: МИФИ, 2002. Т. 1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 240.

17. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Модель погрешности измерения величины зерна при автоматизированном контроле качества ядерного топлива // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Сборник материалов XIII Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов / Под редакцией проф. В. Н. Азарова. — М.: МГИЭМ, 2001. С. 306 — 307.

18. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Модель составляющей погрешности измерения величины зерна, обусловленной искажениями микроскопа // Научная сессия МИФИ-2002: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.: МИФИ, 2002. Т. 1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 241 — 242.

19. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Принципы человеко-машинного интерфейса в автоматизированных системах промышленного металлографического контроля // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 201—202.

металлографического контроля // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 201—202.

20. Никитаев В. Г., Проничев А. Н., Зайцев С. М. Классификация компьютерных изображений микроструктуры ядерного топлива // Научная сессия МИФИ-2001: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.: МИФИ, 2001. Т. 1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 195

— 196.

21. Проничев А. Н. Методы увеличения размеров поля зрения в автоматизированных системах обработки изображений // Научная сессия МИФИ-99. Сборник научных трудов. В 13 томах.

— М.: МИФИ, 1999. Ч. 6. С. 225 — 226.

22. Проничев Л. Н. Модель координатных искажений в автоматизированных системах обработки изображений // Научная сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Ч. 1. С. 205.

23. Проничев А. Н. Метод автоматизированного построения границ зёрен при обработке изображений микроструктуры керамических материалов // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 210.

24. Проничев А. Н. Оптимизация параметров системы обработки изображений при определении размера зерна топливных таблеток из диоксида урана // Научная сессия МИФИ-2004: Сборник научных трудов. В 15 томах. — М.: МИФИ, 2004. Т. 1. Автоматика. Микроэлектроника. Электроника. Электронные измерительные системы. С. 257 — 258.

25. Проничев А. Н. Метод автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток // Инженерная физика. — 2005. — № 3. — С. 60 — 64.

26. Проничев А. Н. Автоматизация измерения параметров микроструктуры материалов при промышленном контроле качества продукции // Автоматизация в промышленности. — 2005, — №9. — С. 11 — 13.

27. Система автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры керамических материалов: Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005611486 от 20.06.2005 / В. Г. Никитаев, А. Н. Проничев, С. М. Зайцев.— 1 с.

технической конференции "Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий". Россия, Череповец, 16 — 18 сентября 1997 г. — Череповец, 1997. С. 142 — 143.

29. Сравнительный анализ автоматизированных систем обработки изображений в задачах промышленного контроля микроструктуры ядерного топлива / Никитаев В. Г., Кузнецов А. И., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2001: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.: МИФИ, 2001. Т. 1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 198 — 200.

30. Экспериментальная оценка точности определения величины зерна методом случайных секущих / Виноградов А. В. , Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2001: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.: МИФИ, 2001. Т. 1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 197 — 198.

31. Экспериментальное определение погрешности измерения величины зерна с применением метода экспертных оценок / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2001: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.: МИФИ, 2001. Т. 1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 200

— 202.

РНБ Русский фонд

Подписано в печатьТираж ЮО экз. За*.

--——--н

Типография МИФИ. Москва, Каширское ш<?ссе|]ЗГ *

/Ш^Тираж/^экз. ^,¿30 ----У <*

7 9 РОЯ 2005

Введение.

Глава 1. Проблемы автоматизации измерения параметров микроструктуры топливных таблеток при промышленном контроле качества ядерного топлива на основе диоксида урана.

1.1. Методы определения характеристик микрострук!уры топливных таблеток из диоксида урана.

1.2. Анализ специфики объектной среды.

1.3. Современные проблемы автоматизации измерения размера зерна топливных таблеток в атомной промышленности.

1.4. Постановка задачи диссертации.

Выводы.

Глава 2. Метод автоматизированной обработки изображений шлифов топливных таблеток из диоксида урана для измерения размера зерна.

2.1. Требования к системе автоматизированного измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана

2.2. Модель изображения шлифа топливной таблетки.

2.3. Критерий качества обработки изображения шлифа топливной таблетки при измерении размера зерна.

2.4. Метод компьютерной обработки изображения шлифа топливной таблетки.

Выводы.

Глава 3. Модель погрешности измерения размера зерна.

3.1. Анализ задачи разработки модели погрешности измерения размера зерна.

3.2. Концептуальная модель погрешности измерения размера зерна.

3.3. Модель инструментальной составляющей погрешности измерения размера зерна.

3.4. Модель методической составляющей погрешности измерения размера зерна.

Выводы.

Глава 4. Экспериментальное исследование характеристик погрешности измерения размера зерна.

4.1. Методика экспериментального определения погрешности измерения размера зерна.

4.2. Оценка инструментальной составляющей погрешности измерения размера зерна.

4.3. Оценка погрешности измерения размера зерна с применением экспертных оценок.

4.4. Характеристики погрешности измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана.

Выводы.

Глава 5. Разработка методики выполнения измерений параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

5.1. Анализ задачи разработки методики выполнения измерений параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

5.2. Определение исходных данных для разработки МВИ.

5.3. Последовательность и содержание операций по подготовке и выполнению измерений.

5.4. Особенности автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

Выводы.

Глава 6. Внедрение результатов диссертации

6.1. Внедрение в промышленную эксплуатацию автоматизированной системы измерения параметров микроструктуры ATJIAHT-TK.

6.2. Внедрение результатов диссертации в учебный процесс

6.3. Расширение сфер применения автоматизированных систем обработки изображений АТЛАНТ.

Выводы.

Актуальность диссертации

Одним из определяющих факторов развития современной экономики является стоимость потребляемой электроэнергии. Атомные электростанции имеют в этом отношении существенный выигрыш перед обычными тепловыми электростанциями. Касаясь развития атомной энергетики, необходимо отметить две тенденции в свете темы диссертации. Первая связана с безопасностью эксплуатации атомных станций. Вторая отражает направление увеличения эффективности производства электроэнергии на атомных станциях. Обе, в частности, связаны с повышением требований к качеству ядерного топлива, что в свою очередь вызывает необходимость совершенствования существующих и создания новых средств контроля качества этого топлива [1, 2, 3,4].

Одними из важных параметров, измеряемых при контроле качества топливных таблеток из диоксида урана при их промышленном производстве, являются характеристики микроструктуры материала топливных таблеток -размер зерна и пористость [5, 6]. В практике промышленного контроля для измерения размера зерна широко применяется метод случайных секущих, являющийся одним из методов измерения этого параметра, рекомендованных ГОСТ 5639-82 "Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна" [7]. Применению этого метода для измерения размера зерна топливных таблеток свойственен ряд недостатков [8]. Это, в первую очередь, трудоемкость процесса контроля, требующего большого объема ручных операций и внимательного визуального анализа. Второе - это зависимость результатов контроля от субъективного фактора. Кроме того, получаемое в результате измерения значение условного размера зерна нелинейно зависит от среднего размера зерна (коэффициент пропорциональности зависит от распределения зерен по размерам в контролируемом образце). В этой связи актуальна задача автоматизированного измерения размера зерна, свободного от перечисленных недостатков.

Цель диссертации

Целью диссертации является разработка методов и средств измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для контроля качества ядерного топлива, в условиях крупносерийного промышленного производства.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- исследование особенностей изображений шлифов топливных таблеток из диоксида урана, изготовленных в условиях крупносерийного промышленного производства, контроль качества которых выполняется в центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод»;

- разработка концептуальной модели автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана при промышленном контроле их качества;

- разработка модели микроскопического изображения шлифа топливных таблеток из диоксида урана при оценке характеристик ее микроструктуры;

- разработка метода автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана;

- обоснование технических требований на создание специализированных технических средств, реализующих метод автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана;

- создание автоматизированной системы измерения размера зерна при контроле качества ядерного топлива;

- исследование метрологических характеристик автоматизированной системы измерения размера зерна при контроле качества ядерного топлива;

- разработка методики выполнения измерений размера зерна с использованием автоматизированной системы обработки изображений АТЛАНТ при промышленном контроле качества топливных таблеток из диоксида урана в условиях крупносерийного производства.

Научная новизна

1 Предложен метод цифровой обработки изображений, который обеспечивает построение границ зерен микроструктуры ядерного топлива в условиях их частичной видимости и наличия пор. Реализация метода в системе ATJIAHT-ТК позволила производить автоматизированные измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

2. Разработана методика выполнения измерений размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана с применением автоматизированной системы обработки изображений ATJIAHT-TK.

3. Представлена модель погрешности автоматизированного измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана, которая позволила выявить факторы, влияющие на погрешность измерения размера зерна микроструктуры ядерного топлива, и учесть при разработке методов исследования метрологических характеристик системы ATJ1AHT-TK.

4. Предложена методика экспериментальной оценки погрешности измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

Практическая значимость

1. На основе предложенных в диссертации методов и средств обработки изображений разработана автоматизированная система ATJIAHT-TK для измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана, которая внедрена в ОАО «Машиностроительный завод» в г. Электросталь для промышленного контроля качества ядерного топлива для атомных электростанций при крупносерийном производстве топливных таблеток из диоксида урана. ОАО "Машиностроительный завод" в г. Электросталь является крупнейшим в России изготовителем тепловыделяющих сборок (ТВС) для всех типов эксплуатирующихся в России и СНГ атомных электростанций (АЭС).

Работы по созданию и внедрению системы ATJIAHT-TK с учетом их большого объема и комплексности проводили совместно МИФИ, ОАО «ТВЭЛ», ФГУП ГНЦ «ВНИИНМ им. А. А. Бочвара», ОАО «Машиностроительный завод». МИФИ обеспечивал разработку математического, технического, программного, методического обеспечения системы ATJIAHT-TK, выполнял экспериментальные исследования метрологических характеристик разрабатываемой системы, осуществлял изготовление, монтаж и настройку системы ATJIAHT-TK в центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод», проводил авторский надзор за эксплуатацией системы. ОАО «ТВЭЛ» координировал общее выполнение работ. ФГУП ГНЦ «ВНИИНМ им. А. А. Бочвара» выполнял метрологическую аттестацию методики выполнения измерений параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана с применением системы ATJIAHT-TK, формировал экспертные заключения по положению границ зерен на изображениях шлифов топливных таблеток из диоксида урана для атласа изображений микроструктур топливных таблеток из диоксида урана, разрабатывал технологию подготовки шлифов топливных таблеток из диоксида урана для автоматизированного анализа, осуществлял оценку качества предлагаемых в процессе разработки проектных решений. ОАО «Машиностроительный завод» выполнял метрологическую аттестацию автоматизированной системы АТЛАНТ-ТК, осуществлял оценку качества результатов разработки, проводил опытную эксплуатацию макета системы и опытно-промышленную и промышленную эксплуатацию системы ATJIAHT-TK, выполнял набор экспериментальных данных для анализа объектной среды и исследования метрологических характеристик разработанной системы, реализовывал комплекс организационно-технических мер на ОАО «Машиностроительный завод» по внедрению в технологию производства топливных таблеток из диоксида урана методики выполнения измерений с применением системы ATJIAHT-TK.

2. Разработанная методика выполнения измерений параметров микроструктуры топливных таблеток с применением системы ATJIAHT-TK прошла метрологическую аттестацию, что позволило применить разработанную методику в промышленном контроле качества топливных таблеток при их крупносерийном производстве.

Апробация диссертации

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на совещаниях в ОАО «ТВЭЛ», во ВНИИНМ им. А.А. Бочвара, ОАО «Машиностроительный завод» г. Электросталь, на Всесоюзной научной конференции "Проблемы теории чувствительности измерительных датчиков, электронных и электромеханических систем" (г. Владимир 1989г.), на VII Международной научно-технической конференции «Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий» (г. Череповец, 1997г.), на научных сессиях МИФИ-1999, 2000, 2001, 2002, 2004 г.г., на XII, XIII, XV Научно-технических конференциях с участием зарубежных специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" в 2000, 2001, 2003г.г., на Всероссийской научно-технической конференции «Методы и технические средства оперативной оценки структурно-механического состояния металла элементов конструкций и машин» МЭИ(ТУ)-2002г.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод цифровой обработки изображений, обеспечивающий измерение размера зерна топливных таблеток из диоксида урана в условиях промышленного контроля качества продукции при крупносерийном производстве ядерного топлива, устойчивый к влиянию пористости материала топливной таблетки на результат измерения.

2. Концептуальная модель автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры ядерного топлива, которая является основой для разработки методов и средств автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

3. Методика выполнения измерений размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана с применением автоматизированной системы обработки изображений АТЛАНТ, которая обеспечивает возможность промышленной эксплуатации системы автоматизированного измерения размера зерна для контроля качества ядерного топлива.

4. Модель погрешности измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток на основе диоксида урана, позволившая определить факторы, влияющие на погрешность измерения, что способствовало разработке методов исследования метрологических характеристик системы ATJIAHT-TK.

5. Методика экспериментальной оценки погрешности измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана, применение которой дало возможность выполнить оценку метрологических характеристик системы автоматизированного измерения размера зерна.

6. Методика расчета оценки составляющих погрешности измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана. Применение методики выявило основные факторы, влияющие на погрешность измерения, и позволило разработать средства по уменьшению погрешности измерения размера зерна с применением автоматизированной системы обработки изображений. Математическая модель микроскопического изображения шлифов топливных таблеток из диоксида урана. Предложенная модель позволила учесть специфические особенности объектной среды, выявленные в результате экспериментальных исследований промышленной продукции на ОАО «Машиностроительный завод». Учет этих особенностей позволил разработать метод обработки изображений шлифов топливных таблеток из диоксида урана для измерения размера зерна, устойчивый к влиянию факторов, искажающих картину границ зерен топливных таблеток из диоксида урана.

Публикации

Диссертант имеет более 80 научных работ, большая часть которых (47) отражает содержание диссертации. Из указанной части им было опубликовано без соавторов 6 печатных работ и в соавторстве 34 печатные работы в ведущих отечественных журналах, научных сборниках МИФИ, трудах международных и всесоюзных научных конференций и семинаров. Частично материалы диссертации использованы в двух учебных пособиях по лабораторному практикуму «Компьютерные измерительные системы» под редакцией проф. В.Н.Михайлова и доц. В.Г.Никитаева, изданных в 1994 и 1995 годах.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и одного приложения.

Выводы

1. На основе разработанных в диссертации методов и средств автоматизированного измерения размеров зерна микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана создана система АТЛАНТ-ТК. Система разработана МИФИ (головная организация), ГНЦ ВНИИНМ им. А.А.Бочвара и ОАО «Машиностроительный завод». Работа финансировалась ОАО «ТВЭЛ» и ОАО «Машиностроительный завод». Система используется в Центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод» при промышленном контроле качества серийной продукции - топливных таблеток из диоксида урана.

2. Проведена метрологическая аттестация системы АТЛАНТ-ТК. Определены характеристики погрешности измерения размеров линейных и площадных объектов. Полученные характеристики определяют ограничения по точности проводимых с помощью системы измерений.

3. Проведена опытно-промышленная эксплуатация системы АТЛАНТ-ТК, в ходе которой отрабатывалась методика выполнения измерений с применением системы.

4. На основании результатов аттестации методики выполнения измерений принято решение о внедрении данной методики в промышленный контроль качества серийной продукции - топливных таблеток из диоксида урана. Соответствующим нормативным документом, отражающим принятое решение явилось выпущенное Указание генерального директора ОАО «Машиностроительный завод» В.П.Разина №244-в от 29.04.2003 «О внедрении МВИ 046.001-02 «Параметры микроструктуры таблеток ядерного топлива из диоксида урана».

5. Результаты диссертации использованы при подготовке двух лабораторных практикумов "Компьютерные измерительные системы" по темам "Автоматизированные системы обработки изображений. Метрологические проблемы" и "Автоматизированные системы обработки изображений. Общие положения", в лекционных курсах «Метрология, стандартизация, сертификация», «Системы обработки изображений в медицине», «Проектирование компьютерных медицинских систем» читаемых студентам кафедры «Компьютерные медицинские системы» МИФИ.

6. Результаты диссертации использованы и в других сферах. Так с участием диссертанта был создан ряд систем обработки изображений АТЛАНТ для металлографического анализа и медицинской диагностики. За разработку таких систем диссертант награжден двумя бронзовыми медалями ВДНХ СССР, Дипломами Научной сессии МИФИ, Почетной грамотой Министра образования Российской Федерации. Указанные системы демонстрировались в Государственной Думе России, Совете Федерации России, на Всероссийском съезде ректоров ВУЗов, на международной выставке в Китае.

Заключение

1. Основной научный результат диссертации состоит в разработке и исследовании методов и средств автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для контроля качества ядерного топлива в условиях крупносерийного промышленного производства.

2. Основной теоретический результат диссертации состоит в создании метода цифровой обработки микроскопических изображений шлифов топливных таблеток из диоксида урана для измерения размера зерна при промышленном контроле качества ядерного топлива.

3. Частные теоретические результаты диссертации состоят в следующем:

3.1. Предложена концептуальная модель обработки изображений микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для измерения размера зерна ядерного топлива. Модель включает следующие основные этапы обработки изображения:

1) предварительная обработка, обеспечивающая приведение анализируемого изображения к виду, требуемому для последующих этапов обработки;

2) выделение крупных пор;

3) фильтрация мелких пор;

4) выделение видимых границ;

5) построение невидимых границ;

6) фильтрация ложных границ;

7) расчет площадей зерен и расчет среднего размера зерна.

Указанная модель позволила учесть особенности промышленного производства топливных таблеток и контроля их качества в условиях Центральной заводской лаборатории ОАО «Машиностроительный завод» в г.Электросталь, разделить решение задачи на этапы и определить требования к результатам обработки на каждом из этапов, таким образом, чтобы обеспечить решение задачи в целом. Концептуальная модель послужила основой для полных математических моделей.

3.2. Разработаны полные математические модели обработки изображений для измерения размеров зерна топливных таблеток из диоксида урана. Указанные модели выступили основой построения алгоритмов автоматизированной обработки изображений и их реализации в автоматизированной системе измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана для промышленного контроля качества ядерного топлива.

3.3. Представлена модель погрешности автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана. Предложенная модель явилась основой разработки методов и средств экспериментального определения погрешности автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

3.4. Описана модель микроскопического изображения шлифов топливных таблеток из диоксида урана, представляющих промышленную продукцию. Модель отражает существенные особенности изображений шлифов топливных таблеток из диоксида урана, учет которых позволил разработать метод измерения размера зерна, устойчивый к влиянию на результат измерений пористости материала топливных таблеток.

3.5. Разработана методика расчета составляющих погрешности измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана при выполнении измерений с применением системы ATJIAHT-TK. Применение методики позволило расчетным путем оценить основные факторы, влияющие на погрешность измерения размера зерна, что способствовало разработке средств по уменьшению погрешности измерения размера зерна с применением автоматизированной системы обработки изображений.

4. Основной практический результат диссертации состоит в решении важной научно-технической проблемы создания методов и средств промышленного контроля качества ядерного топлива для ядерных энергетических реакторов, на основе которых с участием диссертанта спроектирована, изготовлена и внедрена в штатный контроль качества промышленной продукции система АТЛАНТ-ТК для автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана.

5. Частные практические результаты диссертации состоят в следующем:

5.1. Выпущена методика выполнения измерений размеров зерна топливных таблеток из диоксида урана с применением системы АТЛАНТ-ТК. Указанная методика была метрологически аттестована ФГУП ГНЦ «ВНИИНМ им. А. А. Бочвара» - головным институтом Министерства по атомной энергии Российской Федерации, что обеспечило использование указанной методики при промышленном контроле качества продукции на ОАО "Машиностроительный завод" в г. Электросталь.

5.2. Разработаны средства для экспериментальной оценки погрешности измерений размера зерна ядерного топлива: создан атлас изображений зерен, предложена методика экспериментальной оценки инструментальной составляющей погрешности измерений (позволяющей контролировать состояние технических средств системы при проведении поверочных работ) и полной погрешности измерений размера зерна.

5.3. Проведен эксперимент по определению отдельных составляющих погрешности измерения и полной погрешности измерения размера зерна топливных таблеток из диоксида урана. Результаты эксперимента подтверждают пригодность системы для измерения размеров зерна топливных таблеток при промышленном контроле качества ядерного топлива.

5.4. Результаты диссертации использованы при подготовке двух выпусков лабораторных практикумов "Компьютерные измерительные системы" по темам "Автоматизированные системы обработки изображений. Метрологические проблемы"( 1994г.) и "Автоматизированные системы обработки изображений. Общие положения"(1995г.), в лекционных курсах «Метрология, стандартизация, сертификация», «Системы обработки изображений в медицине», «Проектирование компьютерных медицинских систем», читаемых студентам кафедры «Компьютерные медицинские системы» МИФИ. 5.5. Решения, положенные в основу разработки системы ATJIAHT-TK для промышленного контроля микроструктуры ядерного топлива, были применены и в других сферах. В результате создан ряд систем обработки изображений для металлографического анализа и для медицинской диагностики. За работы по созданию таких систем диссертант награжден двумя бронзовыми медалями ВДНХ, Дипломами Научной сессии МИФИ, Почетной грамотой Министра образования.

1. Штань А. С. Автоматизированный контроль качества при производстве твэлов для АЭС // Приборы и системы управления. — 1995. — № 11. — С. 12 — 13.

2. Автоматизированная система промышленного контроля микроструктуры топливных таблеток / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 208 — 209.

3. Автоматизированная система обработки изображений для контроля качества сварных соединений "Атлант-С" / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-99: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 1999. Ч. 6. С. 224.

4. ГОСТ 5639-82 (СТ СЭВ 1959-79) Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — М.: Изд-во стандартов, 1983.— 21 с.

5. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. В 2 т. М.: Мир, 1982.

6. Рудаков П. И. Обработка сигналов и изображений. — М.: Диалог-МИФИ, 2000.-413 с.

7. Фурман Я. А., Юрьев А. Н., Яншин В. В. Цифровые методы обработки и распознавания бинарных изображений. — Красноярск: Изд-во Красноярского университета, 1992. 248 с.

8. Ярославский Л.П. Введение в цифровую обработку изображений. М.: Сов. радио, 1979.-312 с.

9. Яншин В. В. Анализ и обработка изображений. Принципы и алгоритмы. -М.: Машиностроение, 1994. — 240 с.

10. Яншин В. В., Калинин Г. А. Обработка изображений на языке Си для IBM PC: алгоритмы и программы. М.: Мир, 1994. - 240 с.

11. Линдли К. Практическая обработка изображений на языке Си: Пер. с англ. -М.: Мир, 1996.-512 с.

12. Красильников Н. Н. Цифровая обработка изображений. М.: Вузовская книга, 2001.-320 с.

13. Колтовой Н. А. Системы обработки изображений // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Промышленные роботы и манипуляторы. 1992. — 104 с.

14. Кравченко В. Ф., Крот А. М. Методы и микроэлектронные средства цифровой фильтрации сигналов и изображений на основе теоретико-числовых преобразований // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. — 1997. — № 6. — С. 3 — 31.

15. Цифровая обработка изображений в информационных системах / Грузман И. С., Киричук В. С., Косых В. П. и др. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.352 с.

16. Абламейко С. В., Лагуновский Д. М. Обработка изображений. Технология, методы, применение. — М.: Амалфея, 2000. — 304 с.

17. Бакут П. А., Колмогоров Г. С., Ворновицкий И. Э. Сегментация изображений: методы пороговой обработки // Зарубежная радиоэлектроника.1987. —№ 10. — С. 6 — 24.

18. Бакут П. А., Колмогоров Г. С. Сегментация изображений: методы выделения границ областей // Зарубежная радиоэлектроника. — 1987. —№ 10. —С. 25 — 47.

19. Башлыкова Т. В. Оценка качества минерального сырья с использованием современных систем анализа изображений // Мир измерений. 2003. - № 10 -С. 4-11.

20. Белявцев В.Г., Воскобойников Ю.Е. Алгоритмы фильтрации изображений с адаптацией размеров апертуры // Автометрия. 1998. - № 3. - С. 18 - 25.

21. Бейтс Р., Мак-Доннел М. Восстановление и реконструкция изображений: Пер. с англ. Б. С. Кругликова и С. JL Ярославского. Под ред. JL П. Ярославского. М.: Мир, 1989. — 336 с.

22. Бутаков Е. А., Островский В. И., Фадеев И. JL Обработка изображений на ЭВМ. — М.: Радио и связь, 1987. — 240с.

23. Василенко Г. И., Тараторин А. М. Восстановление изображений. М.: Радио и связь, 1986. — 304 с.

24. Cast-iron metallographic structure by computer picture processing system / Wang Zhiping, Lu Yang, Wu Chenwed etc. // Journal of Cansu University of Technology. — 1997. — Vol. E-l. — № 1. — P. 29 32.

25. Robust detection of road segments in noisy aerial images / N. S. Netanyahu, V. Philomin, A. Rosenfeld etc. // Proceedings of the 13th International Conference on Pattern Recognition. 25 — 29 Aug. 1996. — Portland, 1996. Vol. 2. P. 151 — 155.

26. Chellappa R., Rosenfeld A. Optimal edge-based shape detection Moon // IEEE Transactions on Image Processing. — 2002. — № 11. — P. 1209 1227.

27. Herrell R., Baldwin J., Wilcox C. High-quality polygon edging // Computer Graphics and Applications. — 1995. — Vol. 15. — № 4. — P. 68 74.

28. Bhanu В., Jing Peng, Part C. Adaptive integrated image segmentation and object recognition // IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. — 2000. — Vol.30. — №4. P. 427-441.

29. Chowdhury M. I., Robinson J. A. Improving image segmentation using edge information // 2000 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. 7-10 March 2000. Vol.1. P. 312-316.

30. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Анализ методов выделения контуров на изображениях // Электронные измерительные устройства и системы / Под ред. А. Г. Филиппова. — М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 70 — 75.

31. Яковлев А. В. Система обработки изображений шлифов металлов // Радиотехника, телевидение и связь: Межвузовский сборник научных трудов, посвященный 110-летию В. К. Зворыкина. Муром: Мур. институт (филиал) ВлГУ, 1999. С. 150- 153.

32. Горелик С. JL, Кац Б. М., Киврин В. И. Телевизионные измерительные системы. — М.: Радио и связь, 1980. 168 с.

33. Казанцев Г. Д., Курячий М. И., Пустынский И. Н. Измерительное телевидение: Уч. пособие для ВУЗов. М.: Высшая школа, 1994.

34. Кривошеев М. И. Основы телевизионных измерений. — М.: Радио и связь, 1989.-608 с.

35. Методы компьютерной обработки изображений / Под. ред. В. А. Сойфера. -М.: Физматлит, 2001. 784 с.

36. Проничев А. Н. Метод автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры топливных таблеток // Инженерная физика. — 2005. — № 3.1. С. 60 — 64.

37. Торрес Р. Д. Практическое руководство по проектированию и разработке пользовательского интерфейса: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 400с.

38. Концептуальная модель автоматизированной обработки изображений зёрен. / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Ч. 1.С.211—212.

39. Анализ и исследование методов предварительной обработки информации в робототехнических системах контроля поверхности изделий: Отчёт о НИР (промежут.) / МИФИ. — Тема № 81-3-40. № ГР 0283.0029488. — М., 1982. — 96 с.

40. Анализ и исследование методов предварительной обработки информации в робототехнических системах контроля поверхности изделий: Отчёт о НИР (итоговый) / МИФИ. — Тема № 81-3-40. № ГР 0182.9008363. — М., 1983. — 53 с.

41. Исследование методов и разработка алгоритмов и программ анализа текстур, выделения, восстановления и кодирования контуров на изображениях: Отчёт о НИР (промежут.) / МИФИ. — Тема № 85-3-336ДС. № ГР 0185.0047968,0287.005149. — М., 1986. — 90 с.

42. Разработка сервисного обеспечения и исследование возможностей автоматизированной системы металлографического контроля: Отчёт о НИР / МИФИ. — Тема № 89-3-365. № ГР 0189.0022893, 0290.0004180. — М., 1989.24 с.

43. Разработка и исследование возможностей автоматизированной системы анализа порошкообразных материалов: Отчёт о НИР / МИФИ. — Тема № 893-112. № ГР 0189.0022894, 0290.0016401. — М., 1989. — 26 с.

44. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Метод обработки анизотропных изображений // Метрология. — 1991. — № 2. — С. 19 — 24.

45. Никитаев В. Г., Погорелов А. К., Проничев А. Н. Выделение границ зёрен на изображениях микроструктуры материалов методом адаптивной бинаризации // Научная сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Ч. 1. С. 198 — 199.

46. Проничев А. Н. Метод автоматизированного построения границ зёрен при обработке изображений микроструктуры керамических материалов // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 210.

47. Веркиенко Ю. В. Назначение допустимой погрешности СТЗ // Системы технического зрения / Отв. редакторы Д. Е. Охоцимский, В. М. Златкис. — М.: Наука, 1991. С. 29 — 32.

48. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Автоматизированная обработка изображений при исследовании анизотропии структур материалов // Электроника и автоматизация в научных исследованиях / Под ред. В. М. Рыбина. — М.: Энергоатомиздат, 1988. С. 18 — 19.

49. Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Метрологические проблемы измерения линейных размеров микроскопических объектов // Инженерная физика. — 1999. — № 1. — С. 65 — 68.

50. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Анализ погрешностей измерения метрических и ориентационных параметров в системах автоматизированной обработки изображений // Измерительная техника. — 1990. — № 12. — С. 5 — 7.

51. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Метрологическая аттестация автоматизированной системы обработки анизотропных изображений // Метрология. — 1991. — № 2. — С. 24 — 34.

52. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Модель составляющей погрешности измерения величины зерна, обусловленной искажениями микроскопа // Научная сессия МИФИ-2002: Сборник научных трудов. В 14 томах. — М.:

53. МИФИ, 2002. Т. 1. Автоматика. Электроника. Микроэлектроника. Электронные измерительные системы. С. 241 —242.

54. Проничев А. Н. Модель координатных искажений в автоматизированных системах обработки изображений // Научная сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Ч. 1. С. 205.

55. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. — М: Металлургия, 1976. 272 с.

56. Система автоматизированного измерения размера зерна микроструктуры керамических материалов: Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005611486 от 20.06.2005 / Никитаев В.Г., Проничев А.Н., Зайцев С.М. 1 с.

57. Система автоматизированного измерения пористости микроструктуры керамических материалов: Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005611672 от 07.07.2005 / Никитаев В.Г., Проничев1. A.Н., Зайцев С.М. 1 с.

58. Внедрение автоматизированной системы ATJIAHT-TK для контроля микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана на ОАО «Машиностроительный завод» (г. Электросталь) / Солонин М. И., Никитаев

59. B. Г., Проничев А. Н. и др. // Научная сессия МИФИ-2004: Сборник научных трудов. В 15 томах. — М.: МИФИ, 2004. Т. 1. Автоматика. Микроэлектроника. Электроника. Электронные измерительные системы. С. 254 — 256.

60. Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Проблемы автоматизации обработки изображений при промышленном металлографическом контроле // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 206 — 207.

61. Компьютерные измерительные системы / Михайлов В. Н., Никитаев В. Г., Проничев А. Н. и др. // Приборы и системы управления. — 1995. — № 11. —1. C.З —4.

62. Проничев А. Н. Автоматизация измерения параметров микроструктуры материалов при промышленном контроле качества продукции // Автоматизация в промышленности. — 2005. — № 9. — С. 11 — 13.

63. Проничев А. Н. Методы увеличения размеров поля зрения в автоматизированных системах обработки изображений // Научная сессия МИФИ-99. Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 1999. Ч. 6. С. 225—226.

64. Никитаев В. Г., Проничев А. Н. Принципы человеко-машинного интерфейса в автоматизированных системах промышленного металлографического контроля // Научная Сессия МИФИ-2000: Сборник научных трудов. В 13 томах. — М.: МИФИ, 2000. Т. 1. С. 201 — 202.

65. Система экспертизы отказа рельсов / Шур Е.А., Никитаев В.Г., Проничев и др. // Путь и путевое хозяйство. — 2002. — №11. — С. 23.

66. Информационно-телекоммуникационная система транспортной трибологии и материаловедения / Никитаев В.Г., Новиков С.В., Проничев А.Н. и др. // Транспорт. Наука, техника, управление: Сборник обзорной информации ВИНИТИ. 2002, №5, С. 3-4.