автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Оптический метод и средства автоматизированного неразрушающего контроля деталей в машиностроении

9 15-5/1159

На правах рукописи РЕПИН Олег Сергеевич

ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ДЕТАЛЕЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург-2015

го

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Потапов Анатолий Иванович

Официальные оппоненты:

Трофимов Владимир Анатольевич - доктор технических наук, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики», кафедра твердотельной оптоэлектроники, профессор.

Рогачев Виктор Алексеевич - кандидат технических наук, ФГОБУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч- О Бруевича», кафедра информационных управляющих систем, щ доцент. ^

„ ^ О

Ведущая организация: СО

ЗАО «Научно-исследовательский институт §§ интроскопии МНПО «Спектр».

Защита состоится 22 декабря 2015 г. в 14 ч. 30 мин. на ^

заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при ™ Национальном минерально-сырьевом университете «Горный»

по адресу: 199106, Санкт-Петербург,В.О., 21-я линия, д. 2, ауд. ^ *

1163. =

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ~ «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» и на — сайте www.spmi.ru. =

Автореферат разослан 22 октября 2015 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ /Лу^ ФОКИН

диссертационного совета //х^У Андрей Сергеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема обеспечения надежности и производительности контроля изделий в машиностроении с учетом постоянно возрастающих эксплуатационных требований и экономической эффективности в условиях рыночной конкуренции производителей становится все более актуальной.

Традиционно для определения геометрических параметров деталей широко используются контактные методы. Анализ показывает, что все чаще для проведения контроля линейных размеров применяют неразрушающие и бесконтактные - оптические методы. Достоинством их является высокая производительность, точность, достоверность и потенциальная возможность автоматизации процедуры, контроль всех изделий в производственном процессе. Подавляющее большинство оптических методов основано на получении и последующей обработке сфокусированного изображения. Однако, неточность позиционирования, вибрации, перемещения изделий во время контроля резко снижают точность проводимых измерений.

Успехи в развитии микроэлектроники и микропроцессорной техники привели к созданию новых средств регистрации изображений и принципов построения контрольно-измерительных систем, использующих современные информационные технологии, которые базируются на развитой инфраструктуре систем регистрации и обработки информации в локальных и распределенных средах.

Актуальной задачей совершенствования оптического вида неразрушающего контроля на базе оптико-электронных измерительных преобразователей видимого диапазона длин волн является разработка новых структурных схем и алгоритмов выделения информационной составляющей из получаемых изображений с подавлением мешающих параметров.

Для обеспечения требуемой достоверности результатов контроля измерительной системы необходимо проведение теоретического анализа измерительных моделей и алгоритмов обработки сигналов, а также решение вопросов метрологического обеспечения преобразователей и приборов на их основе.

Цель работы - совершенствование оптических методов и средств автоматизированного контроля качества деталей машиностроения с целью повышения точности контроля геометрических размеров, уменьшение неопределенности измерений.

Основные задачи исследования:

- проведение анализа существующих средств контроля геометрических размеров изделий машиностроения;

- разработка алгоритма выделения доминантой информационной составляющей оптического изображения контролируемого изделия;

- разработка автоматизированных алгоритмов получения и обработки информации с оптических датчиков изображения, позволяющих проводить измерения геометрических размеров с погрешностью, не превышающей заданную, при отстройке от мешающих параметров;

- разработка модели взаимодействия оптического преобразователя с объектом контроля;

- разработка способов выделения информативного параметра сигнала на фоне мешающих параметров, позволяющих проводить измерения с погрешностью, не превышающей заданную;

- разработка методик градуировки, калибровки и проведения измерений с отстройкой от мешающих параметров;

- изготовление макетов, проведение на них испытаний и измерений;

- использование результатов работы на промышленных предприятиях.

Идея работы. Матричные фотоприемники позволяют автоматизированно регистрировать достаточно большой объем оптической информации, полученной от объекта контроля. Повышение точности измерения контролируемых параметров деталей машиностроения оптическим видом контроля определяется процессом выделения информационной составляющей, непосредственно связанной с контролируемым параметром.

Методы исследований. В работе использовались методы компьютерного математического моделирования с созданием виртуальных приборов в Lab VIEW; методы статистических испыта-

ний; построение лабораторных установок для оценки характера взаимодействия датчиков сигнала; проведение натурных испытаний на широком круге калиброванных образцов.

Научная новизна работы:

- разработан алгоритм обработки сигнала оптических датчиков методами вейвлет преобразований для детектирования границ изображений контролируемых объектов;

- разработаны алгоритмы автоматизированного контроля партии деталей путем последовательного позиционирования объекта контроля в оптической системе;

- разработаны алгоритмы автоматизированного контроля в системах рулонной печати на основе синхронизации захвата кадра изображения с импульсной подсветкой;

- разработаны алгоритмы получения изображений с цифровых видеодатчиков высокого разрешения.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Предложенная модель измерения линейных размеров в когерентном свете значительно увеличивает помехозащищенность измерительной системы, обеспечивает возможность проведения измерений в широком диапазоне внешней освещенности и реализует безлинзовую масштабируемую оптическую систему.

2. Разработанная методика автоматизированной калибровки оптических систем на базе алгоритмов вейвлет преобразования, учитывающая систематическую ошибку масштабирования, позволяет повысить точность измерений оптико-электронной системы.

3. Предложенная модель и разработанные алгоритмы получения изображений с цифровых камер высокого разрешения путем асинхронного считывания изображений, получаемых с внешнего носителя, снижают воздействие мешающих параметров на измерительную систему, одновременно реализуя программное тактирование системы контроля.

Теоретическая и практическая значимость:

- разработаны алгоритмы измерений для автоматизированных технических средств на основе оптических датчиков и компьютерных технологий, которые позволяют повысить точность

измерения параметров объектов контроля, в том числе в условиях воздействия внешних параметров;

- разработаны безлинзовые оптические измерительные системы в когерентном свете, позволяющие реализовать масштабирование диапазона измерения для исключения систематической ошибки, связанной с оптическими аберрациями;

- разработаны алгоритмы работы цифровых камер высокого разрешения в автоматизированной измерительной системе, что позволяет повысить точность измерения более чем в полтора раза.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается численными расчетами измерительных процессов, которые проводились различными методами, сравнением с результатами, полученными в известных работах, а также проверкой результатов многочисленными экспериментами.

Апробация работы. Результаты исследований, изложенные в диссертации, неоднократно докладывались на научно-практических конференциях: Х-ой Международной научно-практической конференции «Инженерные, научные и образовательные приложения на базе технологий National Instruments 2011» (Москва, Россия 8-9 декабря, 2011); 2-й Международной научно-практической конференции «Современное Машиностроение. Наука и образование» (Санкт-Петербург, 14-15 июня 2012); ХП-ой Международной научно-практической конференции «Инженерные и научные приложения на базе технологий National Instruments» (Москва, Россия 28-29 ноября 2013); ХШ-ой международной научно-практической конференции «Инженерные и научные приложения на базе технологий N1 NIDays - 2014» (Москва 19-20 ноября 2014).

Личный вклад автора в работу состоит в постановке задач исследований, непосредственном участии в разработке моделей, постановке задач расчетов, разработке методик экспериментов, проведении измерений, интерпретации полученных результатов и создании на этой основе соответствующих моделей изучаемых объектов контроля, разработке средств измерений и методик их градуировки и калибровки.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы были использованы в научно-производственной деятельности Открытого акционерного общества «Научно-исследовательский институт морской теплотехники», что позволило предприятию сократить сроки входного и технологического контроля, повысить качество производимой продукции.

Публикации. Результаты диссертации в полной мере освещены в 12 печатных работах, из них 3 - в изданиях, рецензируемых ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы, включающего 150 источников. Работа изложена на 190 страницах, содержит 151 рисунок, 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цель исследований и постановка задач, а также основные научные положения, выносимые на защиту; указана научная новизна и практическая ценность работы, использование результатов работы, личный вклад автора в работу и апробация работы.

В первой главе выполнен анализ задач автоматизированного неразрушающего контроля (НК) в машиностроении, применимости видов НК для их решения, состояния приборов и методов оптического вида неразрушающего контроля изделий машиностроения; поставлены задачи исследований.

Во второй главе представлены результаты теоретического обоснования применимости оптических средств, методов преобразований вейвлет представлений нестационарных сигналов для решения рассмотренных задач определения границ теневого изображения контролируемых объектов, выполнен анализ контролируемых и мешающих параметров.

В третьей главе рассмотрены методические принципы построения системы контроля, рассмотрены вопросы разработки оптических измерительных систем и алгоритмов для измерения геометрических параметров изделий машиностроения.

В четвертой главе выполнены сравнительные экспериментальные исследования разработанных средств и алгоритмов измерения геометрических размеров на эталонных моделях и в производственных условиях, изложены результаты разработки методик измерений, в том числе с использованием компьютерных технологий, сбора и обработки результатов.

В заключении отражены обобщенные выводы по результатам исследований.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

1. Предложенная модель измерения линейных размеров в когерентном свете значительно увеличивает

помехозащищенность измерительной системы, обеспечивает возможность проведения измерений в широком диапазоне внешней освещенности и реализует безлинзовую масштабируемую оптическую систему.

На точность оптико-электронных (ОЭ) измерительных систем влияет множество параметров.

Механическая нестабильность объекта контроля приводит к нестабильности изображения в плоскости фотоприемника, что вызывает размытие границ изображения, а также так называемый эффект шаттинга - размытие изображения по строкам, параметры которого определяются амплитудой и скоростью смещения изображения, а также конструкцией фотоприемника. Нестабильность показателя преломления среды распространения света оказывает влияние на положение и размытие изображения при высокотемпературных измерениях. Температурные градиенты, неточности позиционирования объекта контроля приводят к случайным погрешностям.

На качество изображения влияет систематическая погрешность оптической системы объектива: аберрации (геометрические и хроматические), фокусировка, разъюстировка. Рассеивание и переотражение света оптическими поверхностями линз приводят к фоновым засветкам.

Использование гелиоцентрических пучков лучей позволяет получать масштабируемое теневое изображение без аберраций оптической системы (рисунок 1).

1 - лазерный источник света; 2 - линза; 3 - контролируемая деталь;

4 - сенсор цифровой камеры

Гомоцентрические расходящиеся лучи лазерного источника света 1 формируют теневое изображение непрозрачного объекта 3 на сенсорном приемнике цифровой камеры 4.

Очевидно, если объект освещается плоскопараллельным пучком света, то размер теневого изображения равен размеру предмета.

Реально даже в случае освещения плоскопараллельным пучком света имеется расходимость лазерного луча, обусловленная конструктивными свойствами лазера, дифракционной расходимостью лазерного луча (рисунок 2).

Рисунок 2 - Расходимость излучения

О)

2-5

где с1- диаметр пучка излучения,

5 - расстояние до точечного источника излучения, 6>£ - расходимость пучка излучения.

Любое излучение, в том числе лазерного источника, можно представить как сумму гомоцентрических пучков. Поэтому теневое изображение можно представить как интегральную сумму теневых изображений точечных источников света:

оо

/ = \Gieyds . (2)

Для экспериментальных работ разработана и использована установка технического зрения (рисунок 3) для измерения ширины регулируемой щели.

В качестве осветителя 1 использовался одномодовый лазерный модуль КЬМ-А532-5-5 видимого диапазона излучения X = 532 нм (зеленого): выходная мощность излучения 5 мВт; выходной диаметр пучка излучения 8 мм; расходимость пучка излучения 0,10,2 мрад. Объектом исследования 2 являлась регулируемая щель монохроматора УФ-13 (0-4 мм). Дополни-тельно в щели монохроматора было сделано отверстие (диаметр 0,8 мм), которое использовалось для исследования влияния дефекта поверхности на точность измерения. Была использована оптическая схема микроскопа 3 с объективом 4х, перемещаемая относительно щели. Контроль перемещения микроскопа осуществлялся по индикатору часового типа 4. Для регистрации изображения использовалась цифровая окулярная насадка 5 БСМ130 (1280x1080 пике), изображение с которой вводилось в компьютер 6.

На рисунке 4 изображено формирование профиля теневого изображения контролируемой ширины щели.

1 1 л лА, 2 Г ---- 1(х) аА, _______

1 Х

Рисунок 4 - Формирование профиля теневого изображения

Измерение ширины щели проводилось путем определения расстояния между метками границ теневого изображения щели.

Получение функций с граничными метками осуществлялось различными методами: путем дифференцирования интегрального по высоте распределения освещенности; методом непрерывного вейвлет преобразования (НВП) интегрального по высоте распределения освещенности с использованием различных типов вейвлетов.

2. Разработанная методика автоматизированной калибровки оптических систем на базе алгоритмов вейвлет преобразования, учитывающая систематическую ошибку масштабирования, позволяет повысить точность измерений оптико-электронной системы.

Для систем технического зрения в измерительных задачах важным является вопрос калибровки оптической системы, обеспечивающей метрологические характеристики измерений. Существующие средства аттестации оптических измерительных систем (меры, миры) имеют специфические особенности -контролируемое расстояние задается между рисками или штрихами. Ширина штриха, как правило, детерминирована, хотя и не всегда регламентируется. Ширина штриха и расстояние между штрихами меры достаточно мало, что усложняет условия их регистрации матричными фотоприемниками (МФП). Проведенный анализ показал, что вопрос применения алгоритмов, в том числе на базе НВП, для измерения расстояния между штрихами меры в изображении с высокой точностью имеет характерные особенности.

Для проведения исследований был разработан исследовательский виртуальный прибор (ВП), моделирующий штрихи меры.

ВП теоретически позволил исследовать различные модели профиля распределения освещенности в изображении, влияние параметров шума на результат определения координат штрихов методом НВП, проанализировать кривые коэффициентов НВП.

Как показало исследование, параметры шума различным образом влияют на шкалограмму НВП и кривую коэффициентов НВП. Очевидно, что для определения координат центра штриха можно использовать различные типы вейвлетов, которые обеспечивают достаточную точность при заданных параметрах сигналов.

Для экспериментальной проверки вычислений использовался цифровой микроскоп 01ТЕ7 ОР-М07-200 с цветной КМОП матрицей 2 Мпикс (1/3"), дающей разрешение 1600x1200 пике (размер пикселя 4,2 мкм). В качестве эталонных мер (образцов) была использована измерительная линейка размером 5x5 мм (цена

Рисунок 3 - Экспериментальная установка измерения ширины регулир уемой щели

Рисунок 8 - Измерительный вибростенд

деления линейки составляла 0,2 мм), нанесенная краской на прозрачную подложку (рисунок 5 а), мира №1 (рисунок 5 б), объект микрометр ОМО (0,01 мм) ГОСТ 7513-55 (рисунок 5 в).

Рисунок 5 - Изображения эталонных мерных образцов: а), линейка 5x5 мм, цена деления - 0,2 мм; б), мира №1; в), объект микрометр 1 мм, цена деления - 0,01 мм

Объект микрометр (ОМ) является метрологическим измерительным средством для аттестации оптических микроскопов. Длина основной шкалы ОМ 1 ±0,0005 мм, расстояние между серединами соседних штрихов первых десяти интервалов основной шкалы 0,005 мм, предел допускаемой абсолютной погрешности ОМ, ±0,0001 мм, ширина штрихов шкалы 0,002 мкм.

Изображение образцов мер регистрировалось при контакте осветителя цифрового микроскопа с их поверхностью. Исследование стандартных алгоритмов измерения координат штрихов в изображении показали, что среднеквадратическое отклонение результатов измерения координат по вертикальной координате в заданных линиях профиля изображения а = 0,6 пике. Это связано с отклонением ширины штрихов при регистрации матричным фотоприемником. Данный результат является приемлемым, если требуемая точность измерения в эталонном изображении не более 1 пике.

Одновременно были проведены измерения с использованием алгоритма НВП по максимумам кривых коэффициентов НВП. Исследовательский ВП был создан на базе скрипта обработки изображения добавлением функций НВП и функций точного измерения максимумов распределения освещенностей и определения максимумов кривых коэффициентов НВП методами усреднения, аппроксимации и регрессии.

Кривые коэффициентов НВП имеют более плавный характер, чем распределение освещенности в изображении штрихов, обеспечивая стабильность и точность измерения. Размах кривых коэффициентов и их вариация относительно средней линии определяет точность измерения максимумов методами аппроксимации и регрессии.

Проведено сравнение результатов измерений с многократными денсиметрическими исследованиями полученных изображений и методом визуального совмещения визирной линии в графическом редакторе с центром штрихов. В качестве критерия достоверности полученных результатов изображение получалось при двух линейных увеличениях (/?ь /?2), при этом использовались зависимости:

А = О)

'о

где Р - линейное увеличение, и, - измерение в пикселях, а- размер пикселя матричного фотоприемника, 1а- контролируемый размер.

Результаты исследований показали совпадение результатов измерений в центральной части изображения с точностью 0,1 пике. Учитывая высокую точность измерения, проведено определение дисторсии по полю изображения для каждого из двух увеличений.

3. Предложенная модель и разработанные алгоритмы получения изображений с цифровых камер высокого разрешения путем асинхронного считывания изображений, получаемых с внешнего носителя, снижают воздействие мешающих факторов на измерительную систему, одновременно реализуя программное тактирование системы контроля.

Алгоритм измерения использует реализацию определенных математических правил получения доминантной информационной составляющей, создается согласно измерительной задаче с учетом диапазона изменения полезной и мешающей информации, а также требуемой производительности обработки информации. Погрешности алгоритма могут быть вызваны несоответствием объекта контроля и измерительной системы теоретической модели. Алгоритмическая об-

работка полученного изображения всегда деструктивна, т.к. уменьшает информационную емкость системы. Устройство ввода изображения имеет определенный динамический диапазон, а также шаг дискретизации входного электрического сигнала. Однако алгоритмически можно устранить влияние ряда дефектов оптического изображения (дисторсии).

Важной областью применения оптико-электронных измерительных систем является проведение контроля в условиях производства, то есть на технологическом оборудовании, обеспечивая контроль быстропротекающих процессов, контроль объектов в процессе движения или в условиях механической нестабильности. В ряде случаев объект контроля может находиться в условиях собственной или внешней вибрации. Вибрации могут привести к неустойчивости установки, увеличению погрешностей и даже к невозможности измерения.

Предлагается общая структурная схема системы видеоконтроля на базе технологии National Instruments (N1) с возможностью использования в качестве регистраторов изображения модулей цифровых камер с сенсорами высокого разрешения (рисунке 6).

Рисунок 6 - Структурная схема системы видеоконтроля

Предлагаемая структурная схема модульная и иерархична, что позволяет использовать ее основные элементы для всех указанных ранее видов контроля.

Схема контроля содержит аппаратную часть, включающую в себя: объект контроля 1, осветительное устройство 2, оптическую систему 3, цифровую камеру (ЦК) 4. Система содержит также устройство управления ЦК 5, устройство сбора данных 6, компьютерную систему 7, внешний накопитель 8. Программная часть реализуется в виде функциональных модулей: внутреннего и внешнего программного обеспечения ЦК 9, виртуального прибора управления затвором ЦК (съемкой) цифровой камеры ВП] 10, модуля получения и отображения текущего изображения ВП2 11, модуля обработки и анализа изображения ВП312, модуля измерения ВП4 13, модуля формирования и отображения результата измерения ВП5 14. Интерактивная разработка алгоритма (скрипта) для обработки изображения, анализа и измерения с последующим созданием фрагментов блок диаграммы ВП3 производится в приложении NI Vision Assistant 15. Получение изображений в заданные моменты времени, анализ и выбор алгоритма обработки изображения обеспечивается модулем автоматизации ВП616.

Данный алгоритм максимально реализует процесс контроля в реальном времени, частота обновления изображения на мониторе ВП определяется временем работы модулей получения текущего изображения 10 и 11, физическими характеристиками устройства управления ЦК. Даже на максимальной скорости работы ЦК, можно гарантировать работу всей измерительной системы в реальном времени.

Исследования различных методов измерения линейного размера в партии деталей проводились на макете автоматизированного контроля. Внешний вид экспериментальной установки представлен на рисунке 7. Макет содержит управляемый шаговым двигателем 3 барабан 1, на котором закрепляется партия однотипных контролируемых деталей 2. Детали подсвечиваются осветителем 4. Регистрация теневого изображения осуществляется окулярной цифровой насадкой 7 на микроскопе 5, 6. Управление

процессом измерения и обработку данных производит ВП на компьютере 8.

Актуальным вопросом является разработка алгоритмов контроля объектов в технологических условиях. Для проведения исследования влияния механической нестабильности объекта контроля на результаты измерений его геометрических размеров разработан измерительный вибростенд, внешний вид которого представлен на рисунке 8.

Исследуемый объект закрепляется на площадке 1, которая совершает гармонические колебания в вертикальном направлении на плоских пружинах 2. Частота колебаний регулируется натяжением пружинного блока (ручка 3), амплитуда колебаний регулируется величиной напряжения - ручка переменного сопротивления 4 (0,01 - 0,15 мм). Для контроля параметров объекта исследования используется микроскоп 5 с объективом 6. Длина тубуса (увеличение) регулируется перемещением внутренней части тубуса 7. Для регистрации изображения используется цифровая камера 8 с тубусом под окулярную насадку 9. Виброустройство расположено на основании 10, на котором расположена стойка 11, юстировочное устройство 12 микроскопа. Для предварительной юстировки стенда используется лазер 13. Дополнительный рейтер 14 имеет регулируемую по высоте 15 стойку, на которой расположен двухкоординатный столик 16. На столике расположен мини рельс 17. На мини рельсе может быть установлен вертикально второй измерительный микроскоп или доплеровский локатор (для контроля параметров вибрации). На стенде можно получить более сложный вид вибрации путем размещения объекта контроля на резонансном модуле (на рисунке 8, показан установленный камертон 18).

Одной из областей применения телевизионных систем являются системы технического зрения в технологическом оборудовании, обеспечивающие контроль быстропротекающих процессов, объектов контроля в процессе движения или в условиях механической нестабильности. Примером тому является контроль качества цветной печати (сведения цветов) подвижного полотна рулонной флексопечати. В этих случаях обычно используют телевизионную систему видеоконтроля с импульсной подсветкой,

включающую в себя схему запоминания кадра и формирователь видеосигнала. При этом для получения статического фрагмента изображения требуется синхронизация импульсной подсветки с вращением валков печатной машины.

Исследованы возможности контроля качества флексопечати на станках рулонной печати. Для этого разработана структура системы видеоконтроля (рисунок 9).

Рисунок 9 - Структурная схема системы видеоконтроля: 1 - двигающееся полотно; 2 - оптическая система; 3 - цифровая окулярная насадка;^, 5, 6- электроприводы фокусировки, зуммирования, диафрагмы; 7-стробоскоп;# - экран - отражатель; 9 - блок управления стробоскопом; 10-устройство видео захвата; 11 - устройство ввода-вывода; 12- компьютер; 13,14-драйверы (БАС)тх, 1МАОёх);75,16,17 - виртуальные подприборы (ВПП); 18-

монитор

В экспериментальных исследованиях (рисунок 10), фрагмент контролируемого объекта контроля 1 через отражатель 3 освещался импульсной подсветкой 2. Изображение проектировалось объективом 4 на прибор зарядовой связи (ПЗС) матрицы цифровой окулярной насадки 5. Сигнал видеоизображения вводился в компьютер 6, имеющий виртуальный прибор видеоконтроля ВП 7.

Система рулонной печати является ярким примером прототипов контрольно-измерительной системы в условиях нестабильности объекта контроля. На примере построения системы работающей с импульсной подсветкой можно в полном объеме изучить проблемы применения алгоритмического метода получения

и обработки изображения с одновременным программным тактированием системы контроля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Обоснован подход, разработаны теоретические и практические положения для контроля линейных размеров изделий машиностроения, разработаны измерительные алгоритмы, а также методика проведения контроля;

2. Разработаны модель оптико-электронной измерительной системы и теоретические положения о влиянии искажений и дефектов на оптическое изображение;

3. Установлена степень влияния мешающих параметров измерительной системы, разработаны алгоритмы обработки сигналов, обеспечивающих требуемую чувствительность и подавляющих мешающие параметры в широком их диапазоне;

4. На основании теоретических и экспериментальных исследований решена задача обеспечения достоверности измерительных алгоритмов, определены возможности высокоточной калибровки оптико-электронной измерительной системы;

5. Разработаны методики проведения высокопроизводительных измерительных испытаний, в том числе с использованием автоматизированных систем сбора данных и представления информации, обеспечивающие уменьшение неопределенности измерений;

6. Разработан аппаратно-программный комплекс для проведения испытаний продукции в условиях механической нестабильности конвейерной линии, обеспечивающий автоматизированный контроль и отбраковку продукции.

По теме диссертации опубликованы следующие работы в изданиях, рецензируемых ВАК:

1. Репин, О.С. Измерение линейных размеров системами технического зрения в когерентном свете / В.Е. Махов, О.С. Репин, А.И. Потапов // Контроль. Диагностика.— 2014.— № 4.— С. 12-19.

2. Репин, О.С. Исследование алгоритмов автоматизированной калибровки оптико-электронных измерительных систем с матричными фотоприемниками / В.Е. Махов, О.С. Репин, А.И. Потапов // Контроль. Диагностика.— 2014.— № 8.— С. 67-74.

3. Репин, О.С. Построение оптических систем технического зрения с цифровыми камерами высокого разрешения / О.С. Репин [и др.] // Вестник компьютерных и информационных технологий,— 2014,—№9,—С. 15-22.

В других изданиях:

4. Репин, О.С. Исследование алгоритма непрерывного вейвлет преобразования для измерения линейных размеров в системах технического зрения. / В.Е. Махов, О.С. Репин, А.И. Потапов // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments. Сборник трудов IX Научно-практической конференции. Москва, 3-4 декабря, 2010 г. -М.: РУДН, — 2010. — С. 222 - 225.

5. Репин, О.С. Контроль линейных размеров на базе смарт камеры National Instruments / В.Е. Махов, А.И. Потапов О.С. Репин // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвузов, сб. вып. 19. -СПб.: Изд-во СЗТУ, 2010. - С. 81 - 92.

6. Репин, О.С. Анализ систем видеоконтроля для рулонных машин печати. / В.Е. Махов, О.С. Репин // Радиоэлектроника интеллектуальных транспортных систем: Научно-технический сборник. Вып. 5. - СПБ.: Изд-во СЗТУ, - 2011. - С. 97 - 103.

7. Репин, О.С. Робототезированный комплекс системы технического зрения / В.Е. Махов, О.С. Репин // Сборник трудов X Международной научно-практической конференции «Инженерные, научные и образовательные приложения на базе технологий National Instruments 2011. Москва, Россия 8-9 декабря, 2011 г. - М.: 2011. - С. 264 - 266.

8. Репин, О.С. Исследование возможностей систем видеоконтроля на базе решений фирмы National Instruments на станках рулонной печати. / В.Е. Махов, О.С. Репин // Современное Машиностроение. Наука и образование: материалы 2-й Международной научно-практической конференции / под ред. М.М. Радкевича и А.Н.Евграфова. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, — 2012. —С. 500-510.

9. Репин, О.С. Измерительный стенд для исследования измерений линейных размеров в условиях вибрации / В.Е. Махов, О.С. Репин // Сборник трудов XI международной научно - практической конференции «Инженерные и научные приложения на базе технологий National Instruments», Москва, 6-7 декабря 2012 г. - М.: ДМК Пресс, 2012. - С. 296 - 298.

10. Репин, О.С. Применение цифровых камер высокого разрешения в системах технического зрения. / В.Е. Махов, О.С. Репин // Инженерные и научные приложения на базе технологий National Instruments - 2013: Сборник трудов XII международной научно - практической конференции, Москва, 28-29 ноября 2013 г. -М.: ДМК Пресс, — 2013. — С. 247 - 249.

11. Репин, О.С. Автоматизированная калибровка измерительных систем технического зрения. / В.Е. Махов, О.С. Репин // Инженерные и научные приложения на базе технологий National Instruments - 2014: Сборник трудов XIII международной научно -практической конференции, Москва, 19-20 ноября 2014 г. - М.: ДМК Пресс, —2014, —С. 314-316.

12. Репин, О.С. Калибровка оптико-электронных измерительных систем / В.Е. Махов, О.С. Репин // В сборнике: Компьютерные измерительные технологии. Материалы I Международного симпозиума. Науч. ред. А.Н. Тихонов; общий ред. С.У. Увайсов; отв. ред. И.А. Иванов.2015. С.84-87.

РИЦ Горного университета. 20.10.2015. 3.843. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

2015670388

2015670388