автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы и устройства автоматического контроля геометрии сечения крупногабаритного круглого проката и труб (разработка и внедрение)

^ Харшвський державний шл1техн1чний университет

Г" «о

На правах рукопису

Бердянський Юхим Натан-Анатсшйович

МЕТОДИ ТА ПРИСТР01 АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ ГЕОМЕТРЫ ПЕРЕР13У ВЕЛИКОГАБАРИТНОГО КРУГЛОГО ПРОКАТА I ТРУБ (разробка та впровадження)

05.11.13 - Прилади 1 метода контролю та захисту навколишнього середоввда, речовин, матер!ал1в та вироб'1в

Автореферат дисертацП на здобуття наукового ступени кандидата техн!чних наук

Харкав - 1996

Дисертац1я е рукопис

Робота виконана у Науково-досшдному та досл1дно-кон-ст]эукторськаму шститутг автоматизацп чорно! мегалургИ

Науковий кер1вник - доктор техшчних наук, професор Тирса Валентин Остапович

Науковий консультант - доктор техшчних. наук

ООодан Володимир Якович

0ф1ц!йн1 ононенти - доктор техн1чних наук, професор Кузнецов Борис 1ванович

кандидат техшчних наук, старший

науковий сшвроб!тник

ГунбIн Михайло Володимирович

Пров1дне шдприемство - АО Шшьодшпровський трубопрокатный

завод, м. Днгпропетровськ

Захист в1дбудеться "25" кв!тня 1996 р. на зас!данш спещал!зована! вчено! ради Д 02.09.II у Харювському державному пол!техшчному ушверситет1 (310002, Украша, Харк1в, МСП вул.Фрунзе,21)

3 дисерташею можна ознайомитися у б1бл1отец1 Харк1вького деркавного пол!техшчного ушверситету.

Автореферат роз топаний а^. 1996 р.

Вчений секретар ^^

спеЩал!зовано1 вчено! ради л /л 0 Горкунов ь.м.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА POBOTIf

Актуальшсть теш. Зростания hkocti проката та труб немоютво без створення систем автоматичного розм1рного контролю готово! про-дукцп, дозволяючих провести з 1х використанням явтоматичне розбра-кування вироб!в на задовольняючi вимогам м1кнародшх стандарт?в ть потрвбуючих дороблення.

Питаниями автоматизацП контролю розм!р!в проката займ&лисъ та продовжують займатися pi3Hi организацП та ф]рми: ВНШАчормет, ВВДХметмаш, Уралчорметавтоматика, ДонЩЦчормет, ЩЦАчормет, Davy instruments, Exatest, Ostin, Toshiba, KELK, TPL та iH. Шрш! робота у цьому напрямку в1дносяться до 1940 р.

Загалып шдходи до контролю геометричних параметр!в вироб!в та npoueciB у прошсловост1, а також нов! перспективна методи контролю активно розроблялись М.Г. Бруевичем, М.А.Бородачевым, Г.Б.Кай-нером, М.М.Марковш, Ф.В.Цидулко, Б.А.Тайцем, В.О.Тирсой.

S направления контролю геометричних параметр!в проката ! труб BiflOMi пращ таких фах!вц1в, як Л.Г.Антонсон, I.А.Аронов, K.B.BiaHT, 1.М.Богабнко, В.С.Бгоров, Г.X. Зарезанное, В.ВЛванов, Дж.К.Келк, А.Д.Клюшин, Дк.В.Маршал, A.I.HIkitih, В.Я.Ободан, Р.Шрлет, Ю.Д.Уг-рюмов, А.В.ЧелюсткШ, Г.В.Черевко, В.А.Чигршський, Р.Б.Харбек, Г.Хене, Х.Ямагутг та !н.

У значн!й Mipl питания контролю геометр!i вир тент для листового прокату за рахунок розробки та широкого впровадження листових товщиномipiв на основ! проникаючого випромшювання та оптоелектрон-них ширином1р1в, а також для сортового проката 1 труб з поперечним nepepi30M до дешлькох сотен мШметр!в.

Менш пророботан! питания контролю геометр!! для великогабаритних вироб5в - продукт1в прокатного виробництва - труб для маПстральних газопровод1в дгаметром до 1600 мм, бандаж1в д1аметром до 1920 мм та киець д!аметром до 3000 мы, особлив1Стю яких б недостатня жорст-Kicrb uepepislB. Останне приводить до зм!нення форми nepepiey п!д Д1вю власно! ваги в npoueci сварки та гарячо! прокатки, при транс-гортувашп та 1нших силовых впливах. У зв'язку з вказаною особлив1~ стю до складу технолог!чного устаткування прокатних uexiB ув!ходить i устаткування для правки nepepi3iB вироб^в, а основною геометричною характеристикою таких великогабаритних вироб!в стае 1х периметр, який залишаеться незмгнним в процес! правки i транспортування (зм!-

нюються тальки максимальний та ипшмальний Д1аметр та, отже, оваль-шсть).

Анал!з стану проблеми контролю геометр!I перер1зу великогаба-ритных круглих вирой!в св!дчить про те, що ц!лком недостатньо проро-боташ метода контролю !х периметра та овальност! з врахуванням вла-стивостей вироб1Б та умов !х транспортування у технологичному пото-щ, а для кЗлець та бандаяйв - також метода контролю висоти та не-плопщнност1. Вгдсутня апаратурз для контролю вказаних параметр!в. Недостатньо проработан! питания створення первннних вим1рювалыш перетворювачгв для вироб!в вказаного тту, способи обробки первинно! шформаци, ряд конструктивных ршень .

Викладене ев!дчить про актуальн!сть задач! приладового контролю геометричних параметров вказаних великогабаритных вироб1в кругло! форми.

Мета роботы - розробка метод!в ! засоб!в автоматичного контролю геометричних параметр!в (переважно периметра) великогабаритногс круглого проката.

Поставлена мета обумовила так! задач! досл!дження:

- розробити метод автоматичного контролю периметра та овальност! торщв труб великого дЗаметра у продольному технологшчному пс потоц1 при вертикальному розташуванш перер1зу;

- розробити метод автоматичного контролю периметра та овальност!, а також висоти та нвплощинност! ввликогабаритних кхльцевих ви-роб!в у технолог !чному потощ шагового транспортера при горизонтальному положенн! виробгв;

- досл!дити точн1сть перетворень, вибрати оптимальш (за крите-р!бм точности значения параметр1В;

- розробити необх1ДН1 первинн! вим!ривальн!перетворювач!;

- розробити способи обробни первинно! шформац!I, суттьво змен-шуюч1 вплив завакаючих фактор!в у виробничих умовах;

- розробити, випробувати та впровадити до эксплуатац!! установки автоматичного контролю вказаних параметр1В.

Метода досл!джень. При виконанш роботи застосовувались анал!-тичн! та експериментальш метода дослЦжень, як! базуються на тео-р!5 виМрювань, теор!! випадкових фунмцй, теор1! похибок, теоретич-них основ геометрично! та электронно! оптики. Застосовувався мате-матичний апарат интегрального та даференц!ального обчислювання, ана-л!тично! геометр!!, а також статистичне моделювання на ЕОМ.

Наукова новизна. 1. Анал!тично доказано, що м!ж периметром плоско! випукло! ф1гури та II середн1м видадам диаметром 1снуе одно-значний зв'язок, на шдстав! чого запропонован новий метод контролю периметра великогабаритних вироб1в. Дослгджено вплив дискретност! вш!рювань диаметра по куту на похибку перетворення видимого д!аме-тра у периметр та показано, що при використанш техшчних заеоб!в, як! застосовуються у промисловост!, похибка не переви1дуб допустимих значень.

2. Розроблена методика анэл!за формування зображения кругового щшндра з врахуванням сшвв1дношень розм!р!в оптично! система та об'екта, положения об'екта у пол! зору, способа утворення зобра-женяя (св!тляний об'ект чи зворотне пхдев1чування), а також блику-вання поверхш. Встановлено, що для контролюемого класу об'ект!в найб!льш переважнкм е використання зворотнього п!дсв1чування з теле-центричним або близьким до нього ходом промен1в.

3. Розроблен новий спос!б контролю уе!е! сукупност! геометри-чних параметр1в каганих К1лець та бандаж!в, який забезпечуе необх1-дну швидкод1ю за рахунок паралвльного зйому первинно! шформацП у процес1 транспортувания продукцп. Досл1дкен1 основн! заважакш фа-ктори I розроблеш способи !х компенсацп.

4. Розроблен! способи автоматичного кал}брування установок контролю геометри, як! дозволяють суттево змеишити як адитивну, так I мультипликативну складакш похибки контролю.

Практична цгннтсть роботи полягае у тому, що розвинут1 метода автоматичного контролю периметра та овальност! круглих т!л, способи розрахунку основних вузл!в первинных перетворювач1В (як оптоелек-тронних, так I контакты«:) придатш для використання при створенн! широкого класу засоб!в контролю геометри.

Впровадкення результат^ роботи.

Результата досжджень по тем1 дисертацп використаш при ство-ренш:

- автоматизовано! установки контролю периметра та овальност! кшидв труб для маг1стральних трубопроводхв типу "Маггстраль", впро-вадкено! на Харцизс-ькому трубному заводи

- автоматизовано! установки для контролю геометричних параметр!в катаних к!лець та бандаж!в типу "К!льце", впровадкено! на Нижньо-

днзпровському трубопрокатному завод},

а також мшропроцесорних систем передач! та виводу технологично! ш-формацп С1ЕТ-МП, впровадкених для передач! пасгорт1В плавок та х1м-анал!зу стал! на 10 заводах чорно! металургп.

Аггробащя роботы. Основн! положения дисерт&цШно! робота до-пов1дажся 1 обговорювалися на 6 науково-техшчних конференция; р1зних р1вн!в.

Публ!кац!1. За результатами досл!джень оиублшована 23 науко-ва праця, в тому числ! 8 авторських св!доцтв. Список основних публ!-кацШ приведено нижче.

Структура и об'ем роботи. Дисертац!ия складаеться !з вступу, чотирьох роздШв 1 висновку, м!стить 158 стор!нок тексту, сгшсо} Л1тератури з 97 найменувань, 36 малюшпв, 2 таблиц! ! додатки нг 34 с.тор.

У первшому роздШ введено поняття-"видимый дгаметр" - довжинг проекцп перер!зу на пряму, паралельну напрямку вимирювання (мал.1)

Зм!ст робота

УА

'X

Мал.I,

Дослхджеш геометричн! залежност! М1Ж видимым д!амнтром та пе-иметром для р!зяих форм перер!зу - з двома осями с1метрП, з одш-ю осью спметрП, а також загальний випадок - для любо! випуклоТ риво!. Одержано сп!вв!дношення м1ж периметром та серадшм ввдимим !аметром для будь-яко! випукло! криво! (гладко! чи ломано!):

Р = я * о,

вид.сер.

(1)

Досл^дження технолог!чних потоков та устаткування показало, що ля контролю зовн!шнього периметра труб найб!льш дощльне викорис-ання оптоелектронного способа вим!рювання видимого д!аметра при Зертанш трубы навколо поздовжньо! И осм на эб0(180)°. При цьому эхибка метода визначаеться похибкою вим^рювання середнього видимо-о д!аметра.

Для горизонтально транспортуемих необертаючихся к!лець та андак!в у зв'язку з необх!дн!стю втайрюваняя окр!м зовншнього акож I внутршнього периметра (для чого проекцшнш оптичш метода епридатн!), розроблено споо1б вим!рювання видимого дгаметра за до-омогою багатоконтактних датчик!в торкання. Одержано вираз для обчи-лбння видимого д!аметра при використанн! двох груп датчик!в торкан-я (Л1Во! та право!), кожна з котрих складавться з 3-х щушв. Вико-исгання 3-х щуп! в дозволяв визначити крайн! точки перер!зу (мал.2)

Мал.2.

- а -

шляхом апроксимац!! трьох в!длШв криво!, яка обмежуе перер1з, квадратичною параболою методом найменших квадрат!в та знаходжекчя !1 екстремума. Значения видимого дгаметра доргвнюе:

»вид = А Т

1 К + Угл+ узл) ? Зй ? Ы'1* - узл]2 +

8Д

г

+ 3- К + Чи + УЭц) Т Зн т "Ы^н - узп]2

(2)

8Д"

де А - початкова вгдстань промгж трупами щупових элемент!в (зовншшх або внутр!шшх) у напрямку вщ/йрювання, у - показания щупових элемент!в (л-л!вих, п-правгос), А - в!дстань м!ж 1дуповими элементами, и - номшальний радгус вимгрюваного виробу (зовншнШ або внугр1шшй).

Верхш знаки в!дносяться до зовн!шнього видимого д!иаметра, а нижн! - до условного внутр!шнього.

Середньоквадратичне значения похибки визначення экстремума

о3 = (ю - 6т (2 - г)) (3)

де к = 1 + — - коефшент, залежний в!д зм!щення з екстремума ,

о1 - СКП вим!рювання координата одним щупом.

Значения о^ при змщенш екстремума в межах в!дстан! А м!ж щупами Суде мевше, шж похибка вш1рювання одним щупом.

Для оц1нки оч1кувано! похибки вим!рювання геометричних пяра-метр!в перер!зу к1ншв труб, кглець та бандаж!в було проведено до-сл!дження реального профШ горер1зу вказаких вироб!в. На 50 трубах Д1аметром 1220 мм и 50 трубах д!аметром 1420 мм були зроблеш вим!ри рад1ус1в труб через 5°, як1 шдтвердили вилуюпсть аерер!з!в.1з анал!за результатов випливав, що профиль перергзу являв собою до-статньо плавну випуклу криву.

Для отриманих форм перергзу к!нфв труб оцшка похибки вим!р»-¡ання периметра внасл!док кутово! доскретност! ьим!рювання д!аметра при 1000 вим!рювань за I обертання), виконуемого зи допомогою опто-лектронного вим1рювача, становить 2*ю_'мм, що на багато порядков енше шж Iнш! складаюч! похибки.

Досл!дження форми перер!зу К1яецъ та бандаж!» виявило, що з до-тагньою ступ!нню точност1 вона може бути подана колом, модульованим инусо!дами 1-1 та 2-1 гармон!к. При цьому моделювання процесу вим1-ювання для великих к!лець та бандаж!в дозволило зробити так! био-овки:

- помилка обчислювання периметра по середньому значению видимо-о д!аметра близька до нуля для будь-яко! к!лькост! напрямк!в вим!-ювання;

- домилка визначення мШмального та максимального Д1аметр!в меншуеться 5з зб!лыиенням кзлькост! напрямк!в вим/рювання I при рьох напрямках вим!рювання стае достатньою для практичних икористань.

Другий розд1л присвячений розробц! та дослЕдженню принцип!в творения установки контролю геометричних параметр!в (нерметр, ма-симальний та мшхмалъний д!аметр, овальн!еть) кшцевих перер!зЗв руб для маг!стралъних трубоггровод!в на основ! оптоедектронного пособа вим!рювання координат. Як чутлишй элемент викориотана фото-1одна л!шйка !з внутршньою комутац!ею типа Ф-УКЬТ, яка мае дор!н-яно з ПЗС-л!н!йкаш з транспортними регистрами суттев! переваги б!льша температурна стаб1льн!сть, р!вном!рн!сть чутливост! по шлю, о пов'язано з шдключенням ус!х чутливих елемент!в до одного виходу а вЦсутшстю транспортного регистра).

Особливе значения для забезпечення точност! роботи установки ають структура ! параметри п оптично! схемы.

Оценено вялив на точность вим1рювання розв'язувально! зд!бност! итично! системи, визначаемо! розм^ром ¡1 перех!дно! характеристики эпт. Останшй зв'язан з розм!ром перех!дно"1 характеристики усього ам!рювального тракта Дй сп1вв!дношенням:

/АОПТ + Ла

(4)

в

де А0 - розшр перехгдяо! характеристики ааертури скашруичаго пе-ретварювача. Для твердот{льних багатоелементних сканатор!в (фотад!-одних л!н!йок) Йд= 20 мкм, при цьому значения яке суттево не

пог!ршить точшсть вим!рювання дор!внюе (3-5)Аа, тобто 60 - 100 мкм, що дозволило ство$ити об'вктив 13 ев!товим д!аметром 200 мм.

Маюча м!сце яри телецентричному ход1 промен!в непаралелън!сть пучка, яка визвана неточечшсио джерела ев!тла та встановденням дже-рела светла не в фокусI оО'ектива, приводить до розмиття зображення гран! та подовженню фронту в!деосигнала. Показано, що зв'язане з цим зм!нення положения середини фронта в1деосигнала при гшремщенн! труби уздовж ос1 св!тлового пучка не чинить суттевого впливу на точшсть вим!рювання при перемщенн! об'екта на ± 100 мм шд плоекост! найкращо! фокусировки.

Досл!джено вшшв рьзних факгоргв н.ч ризм!ри зображення кругового цилшдра, якими е труба, к!льце та бандаж. Встановдено, що при конт-рол1 д!аметра таких вироб!в шсля кал!брування установки по плоскому зразку з'ялябтья родаткова похиОка, яка зв'язана з характером Фор-мувакня зображення об'емного предмету. Розм!р ц!е! похкбки зростае через Оликування поверхн! при непаралельност! пучка оегглення. Ана-лхтичш та експериментальш дослхдження вказаних фактор!в показали, що !х доля у загальшй похибц! може досягати 3-5 %.

Розглянут! питания вид!лення вим1рювэльно! шформацн з в!део-сигнзлу фотодюдно! лтшйки, як! м!стяться у визначенн! положения середини оптичного зображення чорно-бпю! меж! об'екта. В основу обробки в1деосигнала покладено найб!льш точний та завадостШкий спос!б вид!лення вим!рювально1 шформаци - визначення положения фронта на середньому р!внЗ. Дискретний за налрямком скан.1рування та безперервний за амшатудою характер видеосигнала зумовлюе можли-в!сть знаходження полсження меж! иифровими методами. Алгоритм знахо-дкення положения мена використовуе метод половинного под'1лення, який дозволяв визначити !скому координату завжди за однакову к!льк':сть крок!в, р!вну логарифму шлькост! елемент!в л!н!йки за основою 2. Розробленим алгоритмом передбачена також можлив!сть суттевого змен-шення впливу неравном5рноотч темнового сигнала 5. чутливост! л1тйки за рахунок запам'ятовування цих величин при кал!бруванн! та враху-вання !х при обчислювэннях. Застосування л!н!йно! !нтершляц!! доз-

золяе зменшити похибку в}д диекретизацп приблизно на порядок. Роз-эоблена установка м!стить в с-об! ПЕОМ та вх!дний пристрШ з АЦП I забезпечуе знаход^ення положения гран! об'екта при частот! скашру-зання 100 Гц.

На основ! анал!зу фактор!в, як1 впливають на ¡точя:сть виМрю-зання (валика поселения зовн!шнього шва, сгоющування труби шд Д1ею зили ваги, неточност! визначення кута повороту труби при вишрюванш) юзроблен! мето^ та схема вим!рювання, як! дозволяють скомпенсуватм зказан! впливи. Бплив валика посилення шва особливо позначаетъсм на ?очност1 визначення овальност!, тому що наявн!сть шва на д!лякц! ма-ссимального д!аметра приводить до удаваного зб1льшення овальност!. ) установи! здШснюеться пошук кутового положения шва в!дносно по-¡атку обертання труби та замша в масив! д!аметр!в величин, пдпов!дних видимим Д1аметрам в зон! шва, на ши!, в!дпов!дн! в!д-)!зку прямо!, яка з'еднуе меж! шва на граф!ку д!аметр5в в функцП ;ута поворота труби.

Компенсация впливу сшшщування труби шд дгею сили ваги зд!йс-поеться шляхом обчислювання зменшення вертикального д!аметра к!ль-;евого перер!зу гид д!ею р!вном!рно розподДлено! вертикально! на-'рузки та додатку його до вим!ряного значения видимого диметра.

Неточне визначення кута обертання труби в процвел ьим!рювання якщо завдяки неможливост! використати датчик кута оберт&ння труби шхувати кут повороту л!н!йною функщею часу) моке привести до до-(атково! помилки вим!рювання периметра у випадку, коли початок усе-юднення д!аметр1В припадав на гаке кутове положения труби, при яко-1у видимий дтаметр приймае максимально або м!н!мальне значения. Сут-'бве зниження ц!е! помилки (до 30 раз]в) утворюеться шляхом поперед-[ього визначення середнього по усьому месиву вимЗряних д"1амнтр!в при кут! повороту труби « 270°) та вибора точки початку усереднення ри такому кутовому положены! труби, коли фактичне значения дьзметра б!гаеться з попередньо визначеним середа!м значениям. Блок-схема озроблено! установки показана на мал.З.

Мал.З

У третьему роздШ розглянут! питания розробки установки контролю геометрп вэликогабаритних шлець та бандаж!в. Автоматично повинш контролюватися 3 зовшшшх та 3 внутршшх д!аметра через 120°, периметр, овальшеть, а такозк висота та неплощиншегь по 6 точкам. У зв'язку з таким великим об'емом контролю для забезпечення його продуктивное?i за основш положения при розробц! установки прийнят1 максимальна використання технологтчних посувань контролюе-мих вироб!в при горем !щенш 1х на шагаючому транспортер! з шд'емкими столами, а такок максимально можливе скорочення (без втрати точности тривалост! операц!й контролю та обчислювань.

Первшзними вимхрюючимй перетворювачами в установи! е паралельно функиДонуюч! контакта! датчики торкання. Вишрювання горизонтальных д!аметр!в проводиться у трьох напрямках за допомогою шести вим!рюю-чих скоб, розташованих шд кутом 60° одна до одно!. Кожна скоба об-ладаана двома вимгрювальними важ!лями (для контролю зовшшшх та внутршн1х поверхней). На кожний важ!ль встановлено 3 датчика торкання (усього 36 датчик!в). Обчислення вимгряного д!аметра в одному напрямку виконуеться за формулою (2). У зв'язку з великим д!аиазоном

ишрюваних д!аметр!в ~(Ю00-3000) мм шсля зм!нн типорозм!ру конт-олюбмих виройi в проводиться установка вишрювальних скоб на ном!на-ьний д!аметр. Для шдвищення точност! юзицкшрування шдалд до аданого значения проюдитьоя завзди з одного боку.

Вим1рювання вертикальних параметрi в проводиться у fi-ти точках а допомогою встановлених на вишрювальних скобах вертикальних щугю-их датчик i в торкання та 3-х вертикальних зонд? в, здШснюючих ете-ення за положениям у простор! шд'емного стола при foro пооувантп верх заразом з розташованим на ньому к1льцем (бандажом).

Одержано вираз для визначення в5дхилу в!д нлощинногзт! к!.пьцвво-

0 виробу, яшцо за базову прийняти середню площину. При цьому р!ь~ янкя середаьо! плои&тни у полярник координатах мае вигляд

Z = аСовф + bñitup + о (5)

коеф!ц!бнти а,в и с в!дпов!дно дор!внюють

а = -4-2Z1C08<p1; Ь = -J-E^SÍn^; о = -¿-JZ.j (б)

е N - K'ubKicTb piBHOMipHO розташованих уздовж кола точок поверх! к!льця, за якими визначаеться вдплощиннiсть.

Для шдвищення достов!рност! Шформаци а датчик!в торкання озроблено безконтактний шляховий вимикач, захщений в!д коливзнь орога спрацьовування чутливого элементу.

Надана блок-схема i алгоритм функц!онування установки контролю еометричних параметр!в великогабаритних к!лець та бандажi в в проце-

1 !х транспортування на шагаючому транспортер!. При розробщ алго-итма особлива увага прид!лена míhímí з?лд!Т часу зйому шформаци з атчик!в перемщення важ!л!в у момента торкання щупами поверхн! кон-ролюемого виробу. 3 ц!ею метою використано цикл!чне опитування дат-ик!в торкання з виключенням з циклу тих датчик!ь, торкання як,их !дбулось. При цьому максимальна тривал!сть цикла оггатування вста-овлме ~ 1 мсек, завдяки чому не вгдбуваетьоя загублення точност? ри одночасовому торканн! 3-х датчик!в.

Застосування принципа паралельних вим!рювань, а такиж застосу-ання механ!зм1в транспортування вим!рюемих вироб!ь для 1х скан!ру-ання дозволило на 1,5 - 2 порядка зменшити час вим!рювання ор1вяяно з посл!довним вим!рюванням по икремим точкам зйому

координат, а також зменшити об'ем вим^рювального устаткувакня.

Блок-схема контролю горизонтальна/ параметр¡в надана на мял.4.

З^п^кы

размеру

А

ГП1.П,

Сума тар

Э/Г<рмр*/П?и пам'ягг71/

1_

А-'гГ

1

А?

Л&л/яггц/

№1

ДидотчипЗ уоркання

Дот чики положения

ара6(д

N

у^ Щу/?оЗ/. элемент ишт ^ и, ч и

ЗГ

Додс/т^иыв

229

\

Щупобс

'Ксльце

Мал.. 4.

Четвертий розд!л присвячений питаниям практичней реал!зацп результат! в досл1'джень. Одним !з головнях зявдань при використанж р<">-зроблених установит б утримання Тх м*?ролог1«них т^вктйриотик гг!д час уоього терм!ну вксплуятац!I у важких умов«» мечалурпйнич цех;«. Для ршення иуб! задач! розроблеко метод двухконтурно! корекц! 7, ь процве! якого виконуеаъся низначання та загкм'ягання №>прыч»н з наступите введениям 1х у результат ы-шрювання.

Б установи! контролю периметра та овальност! труб п!д час кал!-брування здШснюеться двухкинтурна адитивна корккцьч »н допомогою механичного еталона задших розм1р!в (1-й контур), який ы»дееь<;я п!д час перерв мгж змшами, та блока корекц!! порогових р'(вней еле-мент!в фотод!одно! л!н!йки (2-й контур), яка виконуеться шд час вгдсутност! труби на позицт! втирювання. Нр!м того проводиться ко-ректировка диеторсП об'ектив!в оптоэлектронного перетюрювача. Для цього еталон першого контура зроблений у вигляд! металево! пластини з рядом вертикально розташованих прямокутних кал!брованых отв!р!в, розм!ри яких записан! у пам'ят! установки. Таким чином поле зору об'ентив!в роэпод!лябться на дек!лька зон, в межах яких величина ди-сторсГ! незначна. При обробц! в!деосигнала, одержаного з оптоэелект-ронних перетворювачхв, на як1 спроецирувано зображення еталона, обчислюються значения маештабних коэфщ!бнт!в по кожшй зон!, як! пот!м використовуються при обробц! в1деосигнзл!в В1д кромок труби.

В установц! контролю геометр!! великогабзритних к!лець та банда-н!в еталонування зд!йснювгься за допомогою Т1льки одного контура корекц!! (основного), тому що здобуття першнно! !нформяцп про положения кромок вимгряемого виробу зд!йснюеться достатньо стабгльними пов!льнозношувальниш электрокоятактними датчиками торкания, Як еталон використуеться конструкц!я, складена з трьох концентричио розташованих к!лець з кад!брованими I атестованими розм'фэми д!аметр!в та висот, як! охоплюють увесь диапазон вим!рювання, та загальни! осно-ви. В1дхилення в!д площинност! основи складаб не б1льше 0,2 мм. Основа вздовж поля атестацп мае в!кна для проходження важ!л!в вишрю-вальних скоб !з щупами. Розм1ри еталона записан! до пост!йно! пам'я-ти системи. П!д час кал!брування еталон за допомогою шещального мехашзма подаеться на позицш контроля, де проводиться автоматично втирювання розм!р1В ус!х атестованих поверхней. Шсля цьох'о обчислюються поправки, як адитивш (по зовншньому та внутршньому дда-

метрам та товщиш станки), так ! мультипликативна (по висот!, в за-лежност! В1Д Д1аметра киьця).

При виконанш двухконтурно! корекцп мэеться суттевий виграш у точност! нор!вняно з одноконтурною корекц!ею, причому цей виграш тим сильнше, чим б!льше та швидше дрейф другого контура у пор!вня-ш з першим та чим частше вводиться додатковий еталон.

У четвертому розд!л! також розглянут! питания використання за-соб!в обчислювально! техшки в створюемих установках контролю геометр! I проката I труб, сформульован! вимоги до основних характеристик (швидаодп, об'ему гшм'яти, ькономичн! вимоги) засоб!в обчислювально! техн!ки для використання в установках. Показано, що в тепе-р!шн!й час у зв'язку з появою пор!вняно недорогих персональних ЕОМ та оснащения останн!х потужним програмним забезпеченням з'являьться доц!льшсть !х використання у склад! вим^рювальшх пристро1в, виго-товляемих невеликими парт!ями або в единичных екземшшрах.

Надаш функцюналън! схеми розроблених блок!в сполучення опти-коелектрошшх первтворювач!в з ПЕОМ.

На закшчення четвертого розд1лу наведен! техшчн! та метроло-г!чн! характеристики впроваджених до эксплуатацп установок контролю геометричних параметр!в великогабаритного проката ! труб, розроблени: ЩЦАчормет! на основ! проведених доааджень.

вменовок

1. Особлив!ста великогабаритнмх труб, к!лець та бандаж!в е не-досгатня жорстапсть !х перер!з!в, що приводить до зм!нення форми перер[зу п!д д!ею власно! ваги в процес! сварки та гарячо! прокатки, при транспортуванш та !нших впливах. У зв'язку в вказаною особлив1-стю основною геометричною характеристикой таких великогабаритних вироб1в стае !х периметр, який залишаеться незм!нним в процес! правки ! транспортування.

2. Для плоских випуклих замкнутих кривих, якими е перер!зи велиногабаритных труб, ктлець та бандаяйв, периметр однозначно зв'я-

заний !з середа!м бидимим д!аметром сп!вв!дногаенням

Р = « * в

вид. сер.

Використання одерзканого си!вв!дношення дозволило збудувати ыд-

носно просп та над!йш установки контролю периметра перер1зу вели-когаОаритних круглих вироб^в, якими е груби для мапстральних тру-бопровод1в, а також катан! бандаж! та шльця дтаме-тром до 3 м.

3. Досл1Дження форми пераргзу великогабаритних труб, кЗлець та бандашв, моделювання процес!в вим!рювання та статистична обробка результатов показали, що контроль !х периметра може виконуватись за допомогою дискретних в!дл!к!в видимого д!ямвтра без оуттевого загуб-лення точност!.

д. Як безконтактн! первинн! вштрювальнт перетворювач! для приладив контроля геометр!! найкращ! гожазники мають оптоэлектронн; пе-ретворювач! на основ! фотодтодних лшШок !з внутршнвю комутащею. На точшсть визначення координата кромки вим!рюемого ьирпбу (яа положениям фронту в!деосигнала) впливав сп!вв!дношення розм!р!в оптич-но! системи ! об'екта, спос!б п!дсв!чування, ступ!нь бликування по-верхн! вим!рюемого виробу, апаратна реал!зац!я пристро!в обробки в!-деосигнала. Розроблен! на основ! вказаних факторов методики ггобудо-ви опгичних систем для засоб^в контролю геометр!! вироб!в, апаратно-обчислюваш способи обробки ¡нформац!!, вмщен1й у видеосигнал!, дозволили створити установки, як! мають потртбн! для эксплуатац!! метролог! чш характеристики.

5. Розроблена методика та конструктивна реал!зац!я для вим!рю-вання геометричшх параметр!в великогабаритних к!лець та бандаж!в на стещц контролю з шагаючим транспортером. У зв'зку з оеобливоотями контролю вказаних вироб!в (великий д!апазон вим!рюемих ро»м!р!в, об-меиений доступ до вишрюваних поверхней, зв'язаний з конотрукц!ен стенда, короткий час, коли вироби доступн! для контролю, стан конт-ролюемо! поверхш), розроблен! апаратура тя способи обробки первично! !нформац!1, суттево зменшуюч! вплив заважаючих Фактор!в у вироб-ничих умовах.

6. Реал!зац1Я результатов роботи шляхом впровадження у виробни-цтво засоб!В оперативного контролю якост1 випускаемо! продукц!! дозволила скоротити брак, зменшити вих!д других сорт!в, зб!лышти про-дуктивн!сть агрегат!в, снизити варт!сть продукц!I. Розроблен! метода та засоби контролю можуть знайти застосувэння при розробц! засо-б!в вим^рювання у !ниш: галузях техн!ки.

Основний 3MÍCT дисергацп опублзковано у таких роботах

1. БердянскиЙ E.H.-А., Палилов И.М., Голобородько B.C., Ефимов В.Б. Автоматическое устройство измерения длины проката. // Автоматизация и механизация производства. - 1969. - N1.

2. В.Я.Ободан, А.Д.Игнатенко, В.К.Рева, Б.В.Сологуб, Е.Н.-А.БердянскиЙ, Р.С.Чудновская. Телевизионный автоматический измеритель наружного диаметра для АСУ ГП трубопрокатных агрегатов. // Приборы и системы управлений. - 1975. - N2.

3- БердянскиЙ Е.Н.-А., Игнагенко А.Д., Ободан В.Я., Путилов Ю.М, Уменьшение аддитивной составляющей погрешности первичных измертиель-тх преобразователей за счет использования двухконтурной коррекции // Автометрия. - 1978. - N 6. - С. 98-100.

4. A.c. 777401. Устройство для измерения диаметра проката , В.Я.Ободан, E.H.-А.БердянскиЙ, Б.В.Сологуб, Г.С.Карт.// Б.И. -1980. - N 41.

5. БердянскиЙ Е.Н.-А., Новодранова В.А., Ободан В.Я., Шепета А.1 Телевизионная система передачи технологической информации на базе микропроцессора / В кн.: Применение телевидения на промышленных предприятиях. Магнитогорск, 1982.

6. СИЭТ-МП - микропроцессорная система передачи и отображения информации на экране телевизора для АСУ.// E.H.- А.БердянскиЙ, В.А.Новодранова, В.Я.Ободан, А.Н.Шепета//Автоматизация на службе качества, экономии материальных, трудовых и энергетических ресурсов/под редакцией Р.В.Лямбаха. - М..-Металлургия, 19857. A.c. N1223404(СССР). Устройство для отображения знаковой

информации/В.Я.Ободан, E.H.-А.БердянскиЙ, В.А.Новодранова // Б.И. -1986.-N13-

8. A.c. N1315788 (СССР). Устройство для измерения диаметров крупногабаритных изделий/В.Я.ободан, Б.В.Сологуб, E.H.-А.БердянскиЙ,

Н.Ф.Жуков.// Б.И. - 1987. - N21.

9. A.c. 1415045 (СССР). Устройство для автоматического измерения диаметра цельнокатаных колес по кругу катания/В.Я.Ободан, E.H.-А.БердянскиЙ,Б.В.Сологуб, Ю.Г.Мусиенко, А.П.Погребной, А.Н.Мельников/Б.И. - 1988. - N29.

Ю. A.c. 1497449 (СССР). Устройство для автоматического

измерения геометрических параметров крупногабаритных изделий/В.Я.Ободан, Е.Н.-А.Бердянский, Б.В.Сологуб//Б.И. - 1999- -№8.

11. A.c. 1562682 (СССР). Устройство для измерения геометрических параметров изделий сложной формы / В.Я. Ободан, Е.Н.-А. Бердянский -4 с. // Б.И. - 1986. - N 18.

12. A.c. N 1768976 (СССР). Устройство для измерения среднего диаметра круглых изделий // В.Я.Ободан, Е.Н-А.Бердянский, Б.В.Сологуб.-5с.// Б.И. - 1992. - N 38.

13. Бердянский Е.Н.-А. Контроль геомегрическихм параметров труб для магистральных трубопроводов/В кн.:Датчики электрических и неэлектрических величин. Тезисы докладов 1-й международной конференции.- Барнаул. - 199314. Ободан В.Я., Бердянский Е.Н.-А., Марченко Н.В., Морозов П.Э.

Оптико-электронная система контроля периметра выпуклых фигур ( на примере труб для газонефтепроводов ). Тез. докл. на конф. " Распознавание - 95

АН0ТАЦ1Я

Бердянский Е.Н.-А. Методы и устройства автоматического контроля геометрии сечения крупногабаритного круглого проката и труб (разработка и внедрение).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.II.13 - приборы и методы контроля и защиты окружающей среды, веществ, материалов и изделий. Харьковский государственный политехнический университет. Харьков. 1998.

В диссертации разработаны методы и средства автоматического контроля геометрических параметров (преимущественно периметра) крупногабаритного круглого проката, а также приведены результаты экспери-рименгальных исследований. Установлена детерминированная связь между средним видимым диаметрам плоской выпуклой кривой и ее периметром независящая от формы кривой, на базе которой разработаны и внедрены в производство установки для контроля геометрических параметров труб, колец и бандажей. Разработаны аппаратура и способы обработки первичной информации, существенно уменьшающие влияние мешающих факторов в производственных условиях.

Berdyansky Y.N.-A. Methods and systems of the automatic control of geometry of -section of large-sized round iv>l! itig and pipeH (development and introduction).

The dissertation on competition of a scientif i с degree of candidate of technical sciences on speciality 05-11.13 - deviu^H arid methods of the control and protection of the environment, subBtanoet* and items. Kharkov state politechnical university, Kharkov, 1996.

Methods and means of the automatic control of geometrical parameters (mainly of perimeter) of lar-ge-s ised round rolling are developed, but also results of experimental rezearoh are Indicated in the dissertation. Determined dependence between average visible diameter of flat convex curve and its perimeter, independent from curve form, is established. Devices for control of geometrical parameters of pipes, rings and bandages are developed on its basi« and introduced into manufacturing. The equipment and methods of processing of the primary information, essentially reducing influence of the interfering factors under manufacturing conditions are developed.

Ключов1 олова: засоби контролю геометр!I, точшсть Бим!рювання, швидкод!я, завадост1йк!сть, егалонування, оптоелвктронний пристрой, первинш вим!рювалъш перетворювач!.

/

Подписано к печати 19.03.96. Объем I п.л. Заказ и тираж 100 экз. Бесплатно._

Отпечатано на аппарате Rizo фирмы "Вета-Принт" 320600, г.Днепропетровск, ул.Артема, 5.