автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Применение метода свободных колебаний для определения внутренних дефектов в клееной фанере

На правах рукописи

Саликова Елена Владимировна

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ В КЛЕЕНОЙ ФАНЕРЕ

Специальность 05.21.05 Древесиноведение, технология и оборудование деревообработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома 2004

Работа выполнена в Костромском государственном технологическом университете

Научпый руководитель: доктор технических наук, профессор

Староверов Борис Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кириллов Алексей Николаевич

кандидат технических наук, доцент Угрюмов Сергей Алексеевич

Ведущая организация: ОАО «Фанплит» (г. Кострома)

Защита состоится 12 ноября 2004 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212,146.03 при Московском государственном университете леса по адресу: 141005, Московская область, г.Мытищи-5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета леса.

Автореферат разослан 8 октября 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Рыбин Б.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования. При производстве фанеры возможно появление в ней внутренних дефектов (пузырей и вздутий), наличие которых в готовой продукции является недопустимым. Причины образования внутренних дефектов обусловлены, в основном, нарушениями технологического процесса производства фанеры и нестабильностью качества исходного сырья. Эти внутренние дефекты обычно обнаруживаются только при разрезании на куски или во время дальнейшей обработки потребителями, а это приводит к возвратам продукции или рекламациям по качеству.

На отечественных предприятиях, на фоне применения современных средств автоматизации на большинстве участков производства фанеры, контроль качества готовой продукции осуществляется вручную на заключительной стадии производства. Ручной метод выявления внутренних дефектов заключается в простукивании листов и определении наличия брака «на слух». Такой метод достаточно эффективен, но имеет ряд принципиальных недостатков, а именно: он не позволяет локализовать вид и размер дефекта; оценка качества фанеры субъективна, зависит от квалификации работника; работа контролера физически тяжелая и монотонная. Поэтому возникла необходимость в создании оборудования неразрушающего контроля для определения расслоившихся областей на ранних стадиях производства, которое обеспечивало бы оператора данными о тенденции изменений, позволяя, таким образом, значительно снизить брак, своевременно изменяя режимы технологического процесса.

Наиболее распространенным методом неразрушающего контроля материалов и изделий является ультразвуковой. Исследования неразрушающих ультразвуковых методов контроля и оценки качества древесины отражены в работах В.Д.Никишова, Н.А.Гончарова, И.А.Голубова, Е.К.Ашкенази и др. Этот метод успешно используется для контроля фанеры на зарубежных предприятиях и ряде отечеств'*<шых. Метод достаточно точен, технологичен, позволяет автоматизировать процесс <. ортировки фанеры. Результаты измерений можно использовать для автоматизированной корректировки технологических процессов изготовления фанеры. Однако ультразвуковой метод также имеет существенные недостатки, а именно: для контроля данным методом требуются достаточно стабильные внешние условия (температура, качество поверхности фанеры, отсутствие конвекционных "Г"ИЬдушных потоков и т.д.), что усложняет конструкцию измерительной установки; Г\^§ализация метода сравнительно дорога.

ь КI ® связи с этим была поставлена задача, проведя предварительный анализ дДу шествующих методов неразрушающего контроля, создать систему ? Автоматизированной сортировки фанеры по наличию в ней внутренних дефектов, .5 «сключающую указанные выше недостатки. За основу взят метод свободных 5 жолебаний, теоретические и экспериментальные основы которого изложены в работах А.Н.Полищука. А.А.Пижурина и др. в области деревообработки. ^.А.Глаговского, И.Б.Московенко и др. применительно к изделиям машиностроительной промышленности. Метод свободных колебаний технически достаточно просто реализуется, система может быть более мобильной, что делает возможным ее установку и после заключительного этапа производства, и непосредственно после прессования. В последнем случае брак определяется на

ранней стадии производства, что позволит исключить дефектные листы из дальнейшей обработки и получить, таким образом, дополнительный экономический эффект.

Данная диссертационная работа посвящена созданию автоматизированной системы для определения внутренних дефектов фанеры в процессе производства.

Цель работы: Цель диссертационной работы заключается в теоретическом и экспериментальном исследовании нахождения внутренних дефектов фанеры методом свободных колебаний и практическая реализация этого метода для дефектоскопии фанеры в процессе ее производства.

Направление исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:

1. Анализ технологического процесса производства фанеры и факторов, влияющих на ее качество; определение рационального местоположения установки неразрушающего контроля фанеры в технологической цепочке.

2. Выявление рационального метода неразрушающего контроля фанеры.

3. Проведение исследований свойств фанеры с точки зрения информативности о наличии в ней внутренних дефектов и выбор критерия для их определения

4. Разработка структуры установки для нахождения внутренних дефектов фанеры в процессе производства.

Методы исследований. В основе исследований использован системный подход и методы статистического анализа, теория колебаний, теория управления, методы технологических измерений, технология обработки информации с применением метода искусственного интеллекта.

Достоверность результатов диссертационной работы. Достоверность научных положений, содержащихся в работе, подтверждена экспериментальными исследованиями и опытно-промышленными испытаниями. Научную новизну работы составляет:

1. Выявленное влияни- внутренних дефектов фанеры на параметры ее свободных колебание и предложенный на этой основе технологический метод неразрушающего контроля.

2. Предложенный критерий для определения дефектов фанеры, основанный на трехпараметровой обработке сигнала (по изменению амплитуды, частоты и декременту затухания), что значительно повышает чувствительность к дефекту.

3. Методика обработки результатов измерения, базирующаяся на остове настраиваемой на различные виды фанеры искусственной нейронной сети.

4. Разработанная структура системы для автоматизированной сортировки фанеры по внутренним дефектам. • ' „

На защиту выносятся: $ -

1. Результаты теоретических исследований параметров свободных колебаний и

их связь с внутренними дефектами фанеры. " -

2. Результаты анализа экспериментальных исследований и полученный критерий для определения внутренних дефектов фанеры.

3. Применение искусственной нейронной сети для идентификации свойств фанеры.

4. Структура системы для нахождения внутренних дефектов фанеры в процессе производства, защищенная полезной моделью.

Практическая ценность работы. Практическая ценность научной работы заключается в применении разработанной технологии, позволяющей повысить точность сортировки фанеры по наличию внутренних дефектов, автоматизировать этот процесс в процессе производства, осуществлять контроль на ранних стадиях, что позволит исключить дефектные листы из дальнейшей обработки, уменьшить число контролеров и дает возможность оперативного влияния на ход технологического процесса для снижения количества бракованной продукции.

Реализация результатов работы. Основные научные и практические результаты работы реализованы в виде опытной установки для дефектоскопии фанеры, прошедшей производственные испытания на фанерных комбинатах ОАО «Фанплит» г. Костромы и ОАО «Фанком» г. Мантурово.

Апробация работы. Материалы по теме диссертационной работы докладывались на:

Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики» (Вологда, 2002);

Международной научно-технической Интернет-конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (Брянск, 2003): Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики» (Вологда, 2003);

Расширенном заседании кафедры автоматики и микропроцессорной техники КГТУ (Кострома, 2003);

Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2003 год (Москва, 004);

Расширенном заседании кафедры механической технологии древесины КГТУ (Кострома 2004);

XVII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Кострома, 2004).

Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы, опубликованы в девяти статьях во всероссийских научных журналах и сборниках научных трудов, а также отражены в зарегистрированном отчете о НИР и патенте на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований и приложений. Основное содержание изложено на 131 странице, включая 59 рисунков и 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика проблемы и ее актуальность. Определены общие цели и задачи диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, структура работы, > сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ факторов, влияющих на качество клееной фанеры. Рассмотрены дефекты склеивания фанеры и возможные причины их возникновения.

Рис. 1. Классификация факторов, влияющих на качество продукции

Повышение качества продукции требует комплексного решения многочисленных, многообразных и взаимосвязанных вопросов. Эта проблема может быть решена путем внедрения системы управления качеством продукции, которая включает планирование повышения качества, аттестацию, эффективный контроль на всех стадиях производства.

Факторы, оказывающие влияние на качество изготовления фанеры, условно могут быть объединены в несколько групп. Каждая группа состоит из множества отдельных факторов, действующих самостоятельно или во взаимодействии друг с другом (рис. 1).

Учитывая структуру производства фанеры и возможность появления скрытых дефектов, следует особенно тщательно контролировать следующие параметры:

- температуру и влажность воздуха в зонах механической обработки и склеивания;

- влажность и внутреннее напряжение пиломатериалов после сушки;

- прочность, пороки и дефекты склеивания шпона;

- качество поверхностей склеивания;

- вязкость, рабочую жизнеспособность и время отверждения клея;

- удельный расход и равномерность нанесения клея;

- время с момента приготовления клея до окончания запрессовки;

- величину и равномерность приложенного давления;

- продолжительность выдержки под давлением;

- прочность лластевых клееных соединений;

- размеры конструкции.

К дефектам склеивания фанеры относятся слабое склеивание, расклей, пузыри, слабые углы и слабая кромка.

Основными факторами, влияющими на появление в клееной фанере дефектов в виде пузырей и непроклеев, являются:

- применение шпона с повышенной влажностью;

• низкая вязкость и малый расход клея;

- склеивание при пониженных температурах и времени, меньшем по сравнению с рекомендованным;

- излишне большое нанесение клея на отдельные листы или участки листа;

- наличие участков с шероховатым лущением;

- колебания внешнего давления в период его наложения на склеиваемый пакет;

- высокая скорость снижения давления, не соответствующая паропроводности пакета и прочности клеевого шва.

Во второй главе выполнен обзор научных публикаций, освещающих существующие методы неразрушающего контроля материалов и изделий с точки зрения возможности дефектоскопии фанеры в процессе производства, приведено обоснование места установки дефектоскопии фанеры в технологическом процессе.

Фанерное производство представляет собой сложную технологическую систему. В условиях рыночной экономики возросло значение рациональной организации производства фанеры, его координации и контроля. Увеличились объемы необходимой для управления информации, повысились требования к ее оперативности и точности. Возросли объемы и скорости производственных процессов.

Технологические процессы производства фанеры на современном этапе требуют значительных трудовых и материальных затрат, поэтому для эффективного управления фанерным предприятием необходимо точное знание законов техники и экономики, использование современных методов управления, основанных на оптимизации процессов с применением средств вычислительной техники.

Эффективность управления достигается, главным образом, за счет поиска оптимальных ус. Звий протекания технологического процесса на основе оперативной обработки поступающей информации о его состоянии, а также оптимальной стратегии управления процессом в реальном масштабе времени. Реализация этого направления осуществляется путем использования методов неразрушающего контроля, оснащения технологического процесса современным точным и высокопроизводительным производственным и контрольным оборудованием, создания широкой номенклатуры средств автоматизации обработки информации.

Задача существенного улучшения качества выпускаемой фанеры может быть успешно решена при условии совершенствования производства и методов контроля качества продукции. В настоящее время все более широкое распространение получает 100%-ный неразрушающий контроль продукции на отдельных этапах производства.

В зависимости от принципа работы контрольных средств, все известные методы неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 18353 - 73 подразделяются на акустические, капиллярные, магнитные, оптические, радиационные, электрические и электромагнитные (методы вихревых токов). Перечисленные методы в большинстве случаев позволяют автоматизировать

процесс контроля, благодаря чему достигается его высокая производительность. В движущихся изделиях дефекты обнаруживаются путем бесконтактного контроля.

Наиболее эффективные результаты контроля могут быть достигнуты только при технически правильном выборе и применении методов дефектоскопии. При выборе метода учитывались конкретные требования практики, его зависимость от свойств материала и конструкции контролируемого объекта, состояния поверхности, характеристики дефектов, подлежащих обнаружению, условия работы продукта, условия контроля и технико-экономических показателей.

Проанализированы методы неразрушающего контроля, которые являются неравноценными по своим возможностям и в зависимости от чувствительности и специфических особенностей обладают большими или меньшими возможностями. Выявлено, что наиболее перспективными для решения поставленных задач * являются акустические.

С помощью акустических методов в заготовках и изделиях, изготовленных практически из любых материалов, можно обнаруживать поверхностные и внутренние дефекты, представляющие собой нарушение сплошности, неоднородность структуры, дефекты склейки и т.д.

Рассмотрены методы звукового (импедансный, свободных колебаний) и ультразвукового (теневой, резонансный, эхо-импульсный, эмиссионный, велосимметрический) диапазонов. Применимость акустических методов для выявления в материале дефектов в виде трещин и расслоений, которые могут возникнуть при производстве фанеры, представлена в таблице 1.

Таблица 1

Применимость акустических методов для выявления внутренних дефектов

Метод Дефекты производственного происхождения, возникающие при обработке давлением

Внутренние трещины и разрывы Расслоения

Теневой + +++

Эхо-импульсный +++ +++

Резонансный - +++

Эмиссионный - -

Велосимметрический - +++

Импедансный + +

Свободных колебаний + +++

Принятые обозначения: «-» - метод неприменим для выявления дефекта «+»- метод применим, но дефект выявляется плохо «+++»- метод применим, дефект выявляется хорошо

После проведенного анализа выявлены несомненные преимущества метода свободных колебаний перед другими низкочастотными методами. К таким преимуществам относятся возможность контроля изделий из материалов с малыми модулями Юнга и высокими коэффициентами затухания упругих колебаний

(резины, пенопласта и т. п.) и обнаружение дефектов на большей глубине (до 30 мм в пластиках); метод дает возможность осуществлять контроль материалов и полуфабрикатов в условиях производства. Это позволяет сделать вывод о перспективности применения метода свободных колебаний для определения внутренних дефектов в фанере.

При выборе метода неразрушающего контроля учитывались его технико-экономические показатели, такие как: чувствительность, разрешающая способность, достоверность результатов контроля, надежность и простота аппаратуры, простота технологии контроля, производительность. Обоснование выбора метода свободных колебаний приведено также с позиции автоматизации процесса определения внутренних дефектов фанеры в процессе производства.

Определено местоположение установки для определения внутренних дефектов фанеры в технологическом процессе. Дефектоскопия фанеры после операции прессования исключает операции обрезки и шлифования дефектных листов.

Третья глава посвящена теоретическому анализу свободных колебаний процессов, протекающих в контролируемом листе фанеры после удара.

X А[. }

->

У1 У2 У?

Рис. 2. Схема математической модели

Математическая модель объекта иссЗ огг'.вания представлена на рис. 2, где X -входное воздействие в виде импульсного сигнала (удара), У! У? Уз - выходные параметры (У1 - частота свободных колебаний, У2 - амплитуда, У3 - декремент затухания).

Низкочастотные акустические методы контроля, используют связь частот собственных колебаний изделия Уь определяемых в процессе контроля, с их физико-механическими характеристиками. И одной из основных задач при применении этих методов является установление вида этой связи для реальных изделий. Была исследована возможность применения метода свободных колебаний для нахождения скрытых дефектов фанеры.

Задача усложняется тем, что для твердого тела может быть определено несколько частот собственных колебаний, соответствующих различным типам колебаний, иначе говоря, различным модам колебаний. И при определении частоты собственных колебаний необходимо производить выбор подлежащей регистрации моды колебаний. Для изделий простой формы (фанеры) удается решить задачу выделения конкретного типа колебаний путем определенного расположения опор и приемоизлучающей системы относительно контролируемого изделия.

Исследовались листы фанеры, опертые по контуру, колебания в которых возбуждались ударным способом и регистрировались пьезодатчиком.

При определении частот колебаний пользовались уравнениями теории тонких пластинок. Все эти выводы применимы и для тонких плит.

Дифференциальное уравнение колеблющейся тонкой плиты будет

&со . д*0) , 8*0) <? д2(о 1 Л

-^ + 2——г+—т+----г = —Р(Х,УА СП

дх* дх ду- Ъ О дг £> У 7л

где й)(х, у, 0 - отклонение точки (х, у) от положения равновесия; д =рИ- масса плиты, отнесенная к единице поверхности; к (х, у, г) - интенсивность внешней нагрузки; ЕИ2

О = ——-тг - цилиндрическая жесткость пластинки.

12(1-0- )

Проведя преобразования, получим формулу для определения частоты собственных колебаний опертой плиты

Л2 . 2 2\

® = —(«"+//,« ). —, (2)

а V рп 4 '

_ а

где (Ь ~ ;

а и 6 - геометрические размеры пластины; т - число узловых линий по оси х\ п - число узловых линий по оси у.

Проведен расчет частот свободных колебаний для фанеры стандартного размера а=Ь=1520 мм толщиной И= 6 мм, 12 мм и 15 мм при различных значениях та п.

Плотность березовой фанеры марки ФК р=590-700кг/м\ Тонкая фанера под давлением уплотняется больше толстой. Таким образом, несмотря на увеличение числа слоев, плотность фанеры уменьшается с увеличением общей толщины фанеры. Когда все слои имеют одинаковую толщину и породу древесины, как в нашем случае, формула для нахождения модуля упругости фанеры имеет следующий вид:

Е = ~[(Е^ЕТ)М + (Е,~ЕТ) 1 (3)

где Е1 - модуль упругости шпона вдоль волокон; Ет- модуль упругости шпона поперек волокон. Результаты вычислений приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Частота свободных колебаний фанеры/, Гц

толщина фанеры А, мм число узловых линий т по оси X число узловых линий п по оси у

1 2 3 4

6 1 19 47 94 159

2 47 75 122 187

3 94 122 168 234

4 159 487 234 300

12 1 38 94 188 320

2 94 150 244 376

3 188 244 338 470

4 320 376 470 602

15 1 47 118 235 400

2 118 188 306 470

3 235 306 423 588

4 400 470 588 752

Установлено, что в условиях проводимых экспериментов колебания, возбуждаемые в листе фанеры без дефекта, соответствуют т=4 и и=4 (наиболее выраженная мода колебг ньй).

Значимыми факторами для оценки качества фанеры помимо частоты свободных колебаний являются также амплитуда колебаний (У2) и декремент затухания (Уз), используемые в дальнейшей обработке. Однако, ввиду сложности структуры объекта, теоретическое определение величины этих параметров связано с принципиальными сложностями. Поэтому для нахождения таких параметров колебаний, как декремент затухания и амплитуда свободных колебаний, требуется проведение экспериментальных исследований.

Четвертая глава посвящена исследованию листов фанеры для обнаружения внутренних дефектов. Были использованы стандартные листы фанеры 1525*1525мм толщиной 6, 12 и 15 мм, прошедшие контроль ОТК ручным способом. Для локализации дефектов испытуемые листы были разбиты на шестнадцать квадратов (рис.3). Таким образом, каждый лист подвергался шестнадцати ударным воздействиям.

16 15 14 13

9 10 11 12

8 ■7 / 6 5

1 3 4

«ч

Рис.3 . Расположение пьезодатчика на исследуемом листе фанеры: 1 - опора, 2 - пьезодатчик.

Рис.4. График свободных колебаний, характерный для листа фанеры без дефекта, полученный с применением микрофона.

80 65

104-1 50 -

0 1000 2000 3000 4000 ¿000 6000 700С 8000 9000 1 -10 4

ахю ^ 1 а* ю 4_,

Рис.5. График свободных колебаний, характерный для листа фанеры, имеющей дефект, полученный с использованием микрофона.

Обработка результатов экспериментов, проводимых первоначально с применением конденсаторного микрофона с рабочим диапазоном 15 - 16000 Гц, показала, что частотные области свободных колебаний качественных и дефектных листов различаются. Типичные графики звуковых колебаний, полученные с применением в качестве первичного преобразователя микрофона, представлены на рис.4 и 5. Из графиков видно, что в зависимости от качества исследуемой фанеры изменяются такие параметры, как частота, амплитуда и затухание колебательного процесса.

Рис. 6. Фрагмент установки для определения качества фанеры: унарный механизм и пьезодатчик

Для дальнейших исследований использовали в качестве первичного преобразователя пьезодатчик (рис.6). Проведенные исследования показали, что местоположение пьезодатчика на листе фанеры не влияет на результаты измерения. Таким образом, датчик фиксировано устанавливался на краю листа фанеры (рис.3).

Оптимальная высота, с которой проводился удар, была выбрана в процессе экспериментов и при использовании микрофона составила 25 мм, а при применении пьезодатчика - 3 мм. Это объясняется большей чувствительностью пьезодатчика. Также при выборе высоты удара 3 мм, ударник после удара притягивается электромагнитом (возвращается в исходное положение) и, таким образом, не влияет на свободные колебания листа фанеры.

Графики свободных колебаний листа фанеры с применением пьезодатчика представлены на рис.7 и 8. Оси ординат соответствует значение напряжения, снимаемого с датчика, в мВ, а оси абсцисс - время колебательного процесса (500 точек на оси абсцисс соответствуют 0,05сек.).

яоо ноо

»Ш1 .!о\.

Рис.7. График свободных колебаний, характерный для листа фанеры без дефекта, полученный с использованием пьезодатчика.

•им). 130

Рис.8. График свободных колебаний, характерный для листа фанеры, имеющей дефект, полученный с использованием пьезодатчика.

Сравнивая использование в качестве первичного измерительного преобразователя микрофона и пьезодатчика, можно сделать вывод о целесообразности применения последнего, т.к.:

полученные результаты измерения более стабильные (хорошая повторяемость);

практически исключается влияние внешних факторов (шума);

удар производится с малой высоты, что приводит к самовозврату ударника в

электромагнит без дополнительных устройств;

меньший разброс регистрируемых в процессе измерения параметров.

Пятая глава посвящена обработке полученных графиков свободных колебаний качественных и дефектных листов фанеры. Статистическая обработка

графиков свободных колебаний, полученных в результате экспериментов и регистрируемых с помощью микрофона, показала, что в этом случае наиболее эффективным является определение наличия дефектов фанеры по изменению частоты колебаний. Это продемонстрировано на рис.9. Из графиков видно, что частотные области свободных колебаний качественных и дефектных листов различаются.

г. Гц "1

ОГЧ41 «Рли тт

Номера исследуемых квадратов

Рис.9. Значения частот в исследуемых квадратах листов фанеры (с применением микрофона): 1 - лист фанеры без дефекта; 2 - лист фанеры с дефектом.

Параметры свободных колебаний фанеры, зарегистрированные с применением пьезодатчика на примере листов фанеры толщиной 12 мм, показаны на рис. 10 и 11.

А- мв ип_

(4 1С 1С

юрт мД531

Номера исследуемых квадратов

Рис.10. Значения усредненных максимальных размахов свободных колебаний фанеры (с применением пьезодатчика): 1 - лист фанеры без дефекта; 2 - лист фанеры с дефектом.

¡рил Номера исследуемых квадратов

Рис. 11. Значения частот свободных колебаний листов фанеры (с применением пьезодатчика): 1 - лист фанеры без дефекта; 2 - лист фанеры с дефектом.

Как видно из графиков на рис.7 и 8, амплитуда и частота колебаний при отсутствии и наличии дефектов в фанере имеет довольно сложный характер. Поэтому для обработки результатов экспериментов был применен метод так называемого «искусственного интеллекта» - специально обучаемая программа, реализующая технологию искусственных нейронных сетей.

В данном случае искусственная нейронная сеть выступает в качестве распознающего устройства, которое в зависимости от характера затухающих колебаний, возникающих в листе фанеры, определяет е-о, как: без дефекта или имеющий дефект.

Значимыми факторами для оценки наличия внутренних дефектов в фанере помимо частоты свободных колебаний являются также амплитуда колебаний и декремент затухания. Колебания, характерные для фанеры без брака, отличаются большим размахом и меньшим декрементом затухания. Эти параметры и были взяты в качестве ключевых признаков для различения типов колебаний. Прежде всего, для каждого анализируемого колебания определялся максимальный размах одного периода. Декремент колебания оценивался следующим образом: полное время колебания разбивалось на равные диапазоны; в каждом диапазоне подсчитывалось количество периодов, размах которых превышал заданный уровень (например, превышал 20% от максимального размаха). В результате предварительной обработки массива анализируемых графиков была подготовлена обучающая выборка. На подготовленной выборке была обучена искусственная нейронная сеть, представляющая собой многослойный персептрон, обучающийся по принципу обратного распространения ошибки.

В используемой программе реализованы сети слоистой архитектуры. В слоистой сети все нейроны сгруппированы в несколько слоев, нейроны внутри одного слоя могут работать параллельно. Каждый нейрон в слое принимает все

выходные сигналы нейронов предыдущего слоя, а его выходной сигнал рассылается всем нейронам следующего слоя.

Каждый нейрон сети имеет адаптивный сумматор, вычисляющий взвешенную сумму приходящих на нейрон сигналов, и следующий за ним нелинейный элемент.

В качестве нелинейного элемента нейрона используется нелинейный сигмоидный преобразователь /(А)=А/(с+\А\), где А - выход сумматора нейрона, константа с - параметр крутизны сигмоиды.

Число слоев в сети задается пользователем. Число нейронов в слоях может быть различным и не зависеть от числа входных и выходных сигналов сети. Структура сети, созданной для обработки поученных экспериментальных данных, представляет собой трехслойный персептрон, каждый слой которого содержит восемь нейронов.

После обучения искусственная нейронная сеть оказалась способной правильно распознавать все представленные графики колебаний с заданной погрешностью.

Тестирование обученной искусственной сети на новых графиках, не вошедших в обучающую выборку, подтвердило факт правильного распознавания образцов фанеры без дефекта или имеющих дефект (таблица 3).

Таблица 3.

Результаты обработки графиков свободных колебаний листов фанеры искусственной нейронной сетью___

Максимальный размах, мВ Количество размахов, превышающих 20% максимального усредненного размаха хор/ Прогноз

0 - 0,05с 0,05-0,10с 0,10-0,15с 0,15-0,20с 0,20-0,25с плох сети

222 23 16 2 1 0 1 1,09085

221 21 16 1 0 ' 0 1 1,05489

230 21 15 4 0 0 1 1,02610

97 15 2 0 0 0 2 1,94617

107 13 1 0 0 0 2 2,03904

150 10 3 0 0 0 2 2,09207

Примечание: значение прогноза сети, равное 1 соответствует листу фанеры без дефекта; 2 - листу фанеры с дефектом.

Для проверки чувствительности метода в лабораторных условиях были изготовлены образцы фанеры толщиной 9,5 - 10 мм размером 400x400 мм с искусственно созданными дефектами (непроклей) различных размеров, залегающими на различной глубине. Характеристика исследуемых образцов приведена в таблице 4.

Таблица 4.

Размеры искусственных дефектов образцов фанеры

№ образца Размер искусственного дефекта (участок, на который не наносилась смола), мм Размер искусственного дефекта (определен после распиливания образца), мм

1 без дефекта без дефекта

2 100x100 64x64

3 200x100 160x64

4 200x200 145x151

5 300x100 108x111

6 300x200 271x154

7 300x300 300x250

Таблица 5.

Результаты обработки графиков свободных колебаний образцов фанеры __искусственной нейронной сетью

№ образца Максимальный размах Кол-во размахов, превышающих 20% максимального усредненного размаха Прогноз сети хор/плох

0-0,05с 0,05-0,10с 0,10-0,15с 0,15-0,20с 0,20-0,25с

1 228 J 26 1 0 0 0 1,16889 1

2 185 18 11 0 0 0 1,845619 2

3 173 17 12 0 0 0 1,891293 2

4 204 15 4 0 0 0 1,815799 2

5 217 19 15 2 0 0 1,96854 2

6 162 22 2 0 0 0 1,828125 2

7 122 14 9 2 0 0 1,94315 2

Примечание: значение прогноза сети, равное 1 соответствует листу фанеры без дефекта; 2 - листу фанеры с дефектом.

Обработка результатов измерений искусственной нейронной сетью показала, что предлагаемым способом были определены все дефектные листы (таблица 5). Наличие и размер реальных дефектов были определены распиливанием образцов после проведения экспериментов.

Результаты обработки графиков свободных колебаний позволяют сделать вывод о том, что искусственная нейронная сеть достоверно распознает листы фанеры с браком. Это свидетельствует о том, что использование данной технологии позволяет создать автоматизированную установку для определения качества фанеры на ранних стадиях производства.

I

19

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований была разработана структура установки для нахождения внутренних дефектов фанеры, защищенная свидетельством на полезную модель.

Управление работой установки (рис.12) осуществляется устройством управления УУ в соответствии с программой, хранящейся в запоминающем устройстве ЗУ. Программа реализует следующий алгоритм работы. После команды «Пуск» срабатывает ударный механизм УМ и вызывает колебания листа фанеры Ф. Создающиеся при этом звуковые колебания фанеры фиксируются пьезодатчиком П. Усиленный предварительным усилителем ПУ аналоговый звуковой сигнал преобразуется аналого-цифровым преобразователем АЦП в цифровой, записывается в запоминающее устройство ЗУ и анализируется искусственной нейронной сетью ИНС. Результаты контроля отображаются на индикаторе результатов анализа ИРА (мониторе компьютера).

Рис.12. Структурная схема установки для нахождения внутренних дефектов фанеры: УУ - устройство управления, ЗУ - запоминающее устройство, УМ - ударный механизм, Ф - лист фанеры, П - пьезодатчик, ПУ - предварительный усилитель, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, ИНС - искусственная нейронная сеть, ИРА - индикатор результатов анализа.

Преимуществами представленного устройства являются расширение информативности процесса контроля, повышение достоверности полученных результатов и снижение затрат времени на проведение измерений за счет использования средств вычислительной техники.

В заключении подводятся итоги работы, формулируются выводы, вытекающие из результатов исследования.

В приложении приведено экономическое обоснование применения установки для дефектоскопии фанеры. Условно годовая экономия от внедрения установки в условиях ОАО «Фанплит» составит 653161,60 руб. Срок окупаемости установки -0,59 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основным результатом диссертационной работы является разработка автоматизированной установки для дефектоскопии фанеры в процессе производства.

Результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Проведен анализ факторов, влияющих на качество клееной фанеры.

2. Определено рациональное местоположение установки для нахождения внутренних дефектов фанеры в технологической цепочке ее производства (после прессования).

3. На основе анализа существующих методов неразрушающего контроля выбран наиболее рациональный по простоте и экономичности метод неразрушающего контроля - метод свободных колебаний.

4. Проведены теоретические исследования параметров свободных колебаний фанеры и их связь с внутренними дефектами.

5. Исследованы возможности применения в качестве приемников свободных колебаний микрофона и пьезодатчика. Наиболее эффективным является пьезодатчик.

6. На основании проведенных исследований фанеры выбран комплексный критерий для оценки наличия в ней внутренних дефектов. Предложена трехпараметровая обработка сигнала, что значительно повышает точность контроля.

7. Разработано программное обеспечение в среде Borland Delphi для управления процессом измерения и для подготовки полученной информации к обработке искусственной нейронной сетью.

8. Разработана структура автоматизироь-'.ной установки для нахождения внутренних дефектов фанеры с применением системы искусственного интеллекта - искусственной нейронной сети, настраиваемой на фанеру различного вида.

9. Проведенные опытно-промышленные испытания автоматизированной установки для дефектоскопии фанеры показали, что предложенный метод имеет достаточную точность для выполнения поставленных задач.

В ходе диссертационной работы разработаны модели, методы и программное обеспечение, позволяющие автоматизировать процесс нахождения внутренних дефектов фанеры, т. е. цель диссертационной работы достигнута.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Автоматизированный контроль качества фанеры // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики», Вологда, 2003.

2. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Автоматизированный контроль качества фанеры методом звуковой диагностики //Вестник КГТУ. Сборник научных трудов №7, Кострома, 2003.

3. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Изотов В.А. Автоматизация разбраковки фанеры методом свободных колебаний // Сборник трудов лесоинженерного факультета ПетрГУ, Петрозаводск, 2003.

4. Саликова Е.В., Изотов В.А., Чулков В.П. Определение качества фанеры методом свободных колебаний // Журнал «Лиственница». Сборник научных трудов №2, СибГТУ, Красноярск, 2003.

5. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П., Лапшин В.В. Автоматизация определения качества фанеры в процессе производства. Зарегистрированный отчет по НИР № 0120.0402569,2004.

6. Саликова Е.В., Чулков В.П. Автоматизация определения качества фанеры акустическими методами в процессе производства // Сборник научных трудов «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития», выпуск 6, Брянск, 2003.

7. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Возможности использования искусственной нейронной сети для идентификации фанеры // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики», Вологда, 2004.

8. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Дефектоскопия фанеры методом свободных колебаний // Сборник трудов МГУЛ, Москва, 2004.

9. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Теоретические основы и экспериментальные исследования дефектоскопии фанеры методом свободных колебаний // Сборник трудов молодых ученых КГТУ №5, Кострома, 2004.

10. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П., Лапшин В.В. Дефектоскоп для нахождения внутренних дефектов фанеры. Патент на полезную модель № 37228, 2004.

11. Саликова Е.В. Применение искусственной нейронной сети в автоматизированной установке разбраковки фанеры. // Сборник трудов XVII Международ, науч. конф. ММТТ-17, том 6, Кострома, 2004.

»1

8399

РНБ Русский фонд

2005-4 14705

Саликова Елена Владимировна

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ В КЛЕЕНОЙ ФАНЕРЕ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 27.09.2004. Формат бумаги 60x84 1/16. Печать трафаретная. Печ. л. 1,4. Заказ 636. Тираж 100.

РИО КГТУ, Кострома, ул. Дзержинского, 17

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА КАЧЕСТВО КЛЕЕНОЙ ФАНЕРЫ

1.1 Факторы, влияющие на качество клееной фанеры

1.2 Дефекты склеивания фанеры и причины их возникновения

2. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

2.1 Классификация методов неразрушающего контроля

2.2 Характеристика акустических методов неразрушающего контроля

2.3 Возбуждение акустических волн и их распространение

2.4 Особенности распространения упругих колебаний в древесине

2.5 Методы получения упругих колебаний

2.6 Мертвые зоны и способы их сокращения

2.7 Выбор метода неразрушающего контроля для определения внутренних дефектов фанеры

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НИЗКОЧАСТОТНЫХ МЕТОДОВ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

3.1 Дифференциальное уравнение колеблющейся плиты

3.2. Свободные колебания ненагруженных плит, опертых по контуру

4. РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ И ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ ФАНЕРЫ

4.1 Разработка установки для нахождения внутренних дефектов фанеры и выбор ее элементов

4.2 Проведение экспериментов по определению параметров свободных колебаний фанеры

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ВЫБОР КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ НАЛИЧИЯ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ ФАНЕРЫ

5.1 Методы обработки результатов измерений

5.2 Применение искусственного интеллекта для анализа результатов экспериментов. Выбор критерия оценки наличия внутренних дефектов в фанере

5.3 Определение чувствительности метода

5.4 Структура установки для дефектоскопии фанеры в процессе производства

Фанерное производство представляет собой сложную технологическую систему. В условиях рыночной экономики возросло значение рациональной организации производства фанеры, его координации и контроля. Увеличились объемы необходимой для управления информации, повысились требования к ее оперативности и точности. Возросли объемы и скорости производственных процессов.

Технологические процессы производства фанеры на современном этапе требуют значительных трудовых и материальных затрат, поэтому для эффективного управления фанерным предприятием необходимо точное знание законов техники и экономики, использование современных методов управления, основанных на оптимизации процессов с применением средств вычислительной техники.

Эффективность управления достигается, главным образом, за счет поиска оптимальных условий протекания технологического процесса на основе оперативной обработки поступающей информации о его состоянии, а также оптимальной стратегии управления процессом в реальном масштабе времени. Реализация этого направления осуществляется путем использования технологических методов контроля, оснащения технологического процесса современным точным и высокопроизводительным производственным и контрольным оборудованием, создания широкой номенклатуры средств автоматизации обработки информации.

Контроль является одним из важнейших элементов управления. В производстве применяется технический контроль. В его функции входит проверка соответствия технических параметров объекта контроля предписанным значениям. Основной задачей производственного контроля является активное воздействие на производственный процесс во избежание потерь из-за брака и низкого качества продукции. Организация производственного контроля основана на строгом соблюдении требований нормативно-технической документации и независимых органов контроля от исполнителей технических операций. Операции технического контроля являются частью производственного процесса, обеспечивающей нормальный процесс технологических операций.

В системе контроля качества продукции различают: Входной контроль сырья и материалов. Входной контроль древесного сырья заключается в визуальнои оценке соответствия качества фанерных кряжей сортам, заявленным поставщиком. Контроль качества поступающих смол выполняется по показателям, регламентируемым соответствующими стандартами или техническими условиями.

Текущий (технологический) контроль параметров технологического процесса проводится на рабочих местах самими рабочими или с участием отдела технического контроля. Все большее применение находит постоянный автоматический контроль важнейших технологических параметров с сигнализацией об отклонениях от нормы.

Выходной контроль качества готовой продукции касается проверки соответствия фактических показателей продукции нормативным, регламентируемым в соответствующем ГОСТе или технических условиях.

С точки зрения управления процесс производства фанеры р. характеризуется многопереходностью, значительным числом переменных, влияющих на его качественное протекание, неконтролируемыми возмущениями, случайно изменяющимися характеристиками технологического процесса и недостаточной изученностью связей между входными и выходными величинами, т. е. отсутствием достаточно полного математического описания самого процесса производства фанеры [95].

При производстве фанеры возможно появление в ней внутренних дефектов (пузырей и вздутий), наличие которых в готовой продукции является недопустимым. Причины образования внутренних дефектов обусловлены, в основном, нарушениями технологического процесса производства фанеры и нестабильностью качества исходного сырья. Эти внутренние дефекты обычно обнаруживаются только при разрезании на куски или во время дальнейшей обработки потребителями, а это приводит к возвратам продукции или рекламациям по качеству.

На отечественных предприятиях, на фоне применения современных средств автоматизации на большинстве участков производства фанеры, контроль качества готовой продукции осуществляется вручную на заключительной стадии производства. Ручной метод выявления внутренних дефектов заключается в простукивании листов и определении наличия брака «на слух». Такой метод достаточно эффективен, но имеет ряд принципиальных недостатков, а именно: он не позволяет локализовать вид и размер дефекта; оценка качества фанеры субъективна, зависит от квалификации работника; работа контролера физически тяжелая и монотонная. Поэтому возникла необходимость в создании оборудования неразрушающего контроля для определения расслоившихся областей на ранних стадиях производства, которое обеспечивало бы оператора данными о тенденции изменений, позволяя, таким образом, значительно снизить брак, своевременно изменяя режимы технологического процесса.

Наиболее распространенным методом автоматизированного неразрушающего контроля материалов и изделий является ультразвуковой. Исследования неразрушающих ультразвуковых методов контроля и оценки качества древесины отражены в работах В.Д.Никишова, И.А.Голубова, Н.А.Гончарова, Е.К.Ашкенази и др. Этот метод успешно используется для контроля фанеры на зарубежных предприятиях и ряде отечественных. Метод достаточно точен, технологичен, позволяет автоматизировать процесс определения внутренних дефектов фанеры. Результаты измерений можно использовать как для селективной сортировки фанеры, так и для автоматизированной корректировки технологических процессов изготовления фанеры. Однако ультразвуковой метод также имеет существенные недостатки, а именно: для контроля данным методом требуются достаточно стабильные внешние условия (температура, качество поверхности фанеры, отсутствие конвекционных воздушных потоков и т.д.), что усложняет конструкцию измерительной установки; реализация метода сравнительно дорога.

Складирование фанерного сырья

Гидротер- Разделка

------------ 1Итнерн" ъырья мическая танерного обработка сырья Окорка

Рубка- „ Сборка а сортировка - ишш пакетов укладка шпона шпоне \ и подача фанерных

Подпрес-совка. пакетов

Iка- Сишт Г Сортировка

Сортировка] шпона

Облагораживание шпона

Сушка шпана ■—Xчуракоо к лущильным станкам

Лущение

Рубкаукладка шпона

Дефектоскопия фанеры МСК

Склеивание фанеры. Обрезка Шлифование Упаковка ЧФанеры фанеры' фанеры X—' ~

Склад

Ручная сортировка фанеры

Рис.1. Технологическая схема производства фанеры. Место контроля фанеры при использовании метода свободных колебаний (МСК)

В связи с этим была поставлена задача: проведя предварительный анализ существующих методов неразрушающего контроля, создать систему автоматизированной сортировки фанеры по наличию внутренних дефектов, исключающую указанные выше недостатки. За основу взят метод свободных колебаний, теоретические и экспериментальные основы которого изложены в работах Полищука А.Н., Пижурина A.A. и других в области деревообработки, Б.А.Глаговского, И.Б.Московенко и других применительно к изделиям машиностроительной промышленности. Метод свободных колебаний технически достаточно просто реализуется, система может быть более мобильной, что делает возможным ее установку и после заключительного этапа производства, и непосредственно после прессования (рис.1). В последнем случае брак определяется на ранней стадии производства, что позволит исключить дефектные листы из дальнейшей обработки и получить, таким образом, дополнительный экономический эффект.

Данная диссертационная работа посвящена созданию автоматизированной системы для определения внутренних дефектов фанеры.

Цель работы: Цель диссертационной работы заключается в теоретическом и экспериментальном исследовании определения внутренних дефектов фанеры методом свободных колебаний и практическая реализация этого метода для дефектоскопии фанеры в процессе ее производства.

Направление исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:

1. Анализ технологического процесса производства фанеры, факторов, влияющих на ее качество, и определение рационального местоположения установки неразрушающего контроля фанеры в технологической цепочке.

2. Выявление рационального метода неразрушающего контроля фанеры.

3. Проведение исследований свойств фанеры с точки зрения информативности о наличии в ней внутренних дефектов и выбор критерия для их определения.

4. Разработка структуры установки для нахождения внутренних дефектов фанеры в процессе производства.

Методы исследований. В основе исследований использован системный подход и методы статистического анализа, теория колебаний, теория управления, методы технологических измерений, технология ** обработки информации с применением метода искусственного интеллекта.

Достоверность результатов диссертационной работы. Достоверность научных положений, содержащихся в работе, подтверждена экспериментальными исследованиями и опытно-промышленными испытаниями.

Научную новизну работы составляет:

1. Выявленное влияние внутренних дефектов фанеры на параметры ее свободных колебаний и предложенный на этой основе технологический метод неразрушающего контроля.

2. Предложенный критерий для определения внутренних дефектов фанеры, основанный на трехпараметровой обработке сигнала (по изменению амплитуды, частоты и декременту затухания), что значительно повышает чувствительность к дефекту.

3. Методика обработки результатов измерения, базирующаяся на основе настраиваемой на различные виды фанеры искусственной нейронной сети.

4. Разработанная структура установки для дефектоскопии фанеры в процессе производства. ч

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретических исследований параметров свободных колебаний и их связь с внутренними дефектами фанеры.

2. Результаты анализа экспериментальных исследований и полученный критерий для определения наличия в фанере внутренних дефектов.

3. Применение искусственной нейронной сети для идентификации свойств фанеры.

4. Структура установки для нахождения внутренних дефектов фанеры в процессе производства, защищенная полезной моделью. Практическая ценность работы. Практическая ценность научной работы заключается в применении разработанной технологии, позволяющей повысить точность сортировки фанеры по наличию внутренних дефектов, автоматизировать этот процесс в процессе производства, осуществлять контроль на ранних стадиях, что позволит исключить дефектные листы из дальнейшей обработки, уменьшить число контролеров и дает возможность оперативного влияния на ход технологического процесса для снижения количества бракованной продукции.

Реализация результатов работы. Основные научные и практические результаты работы реализованы в виде опытной установки для дефектоскопии фанеры, прошедшей производственные испытания на фанерных комбинатах ОАО «Фанплит» г. Костромы и ОАО «Фанком» г. Мантурово.

Апробация работы. Материалы по теме диссертационной работы докладывались на:

• Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики» (Вологда, 2002);

• Международной научно-технической Интернет-конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (Брянск, 2003);

• Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики» (Вологда, 2003);

• Расширенном заседании кафедры автоматики и микропроцессорной техники КГТУ (Кострома, 2003);

• Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательских работ за 2003 год (Москва, 2004);

• Расширенном заседании кафедры механической технологии древесины КГТУ (Кострома 2004);

• XVII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Кострома, 2004).

Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы, опубликованы в девяти статьях во всероссийских научных журналах и сборниках научных трудов, а также отражены в зарегистрированном отчете о НИР и патенте на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований и приложений. Основное содержание изложено на 131 странице »включая 59 рисунков и 15 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основным результатом диссертационной работы является разработка автоматизированной установки для дефектоскопии фанеры в процессе производства.

Результаты диссертационной работы сводятся к следующему: на

1. Проведен анализ факторов, влияющих качество клееной фанеры.

2. Определено рациональное местоположение установки для нахождения внутренних дефектов фанеры в технологической цепочке ее производства (после прессования).

3. На основе анализа существующих методов неразрушающего контроля выбран наиболее рациональный по простоте и экономичности метод неразрушающего контроля - метод свободных колебаний.

4. Проведены теоретические исследования параметров свободных колебаний фанеры и их связь с внутренними дефектами.

5. Исследованы возможности применения в качестве приемников свободных колебаний микрофона и пьезодатчика. Наиболее эффективным является пьезодатчик.

6. На основании проведенных исследований фанеры выбран комплексный критерий для оценки наличия в ней внутренних дефектов. Предложена трехпараметровая обработка сигнала, что значительно повышает точность контроля.

7. Разработано программное обеспечение в среде Borland Delphi для управления процессом измерения и для подготовки полученной информации к обработке искусственной нейронной сетью.

8. Разработана структура автоматизированной установки для нахождения внутренних дефектов фанеры с применением системы искусственного интеллекта - искусственной нейронной сети, настраиваемой на фанеру различного вида.

9. Проведенные опытно-промышленные испытания автоматизированной установки для дефектоскопии фанеры показали, что предложенный метод имеет достаточную точность для выполнения поставленных задач.

В ходе диссертационной работы разработаны модели, методы и программное обеспечение, позволяющие автоматизировать процесс нахождения внутренних дефектов фанеры, т. е. цель диссертационной работы достигнута.

1. Агранат Б.А., Дубровин М.Н., Хавский H.H. Основы физики и техники ультразвука. М Высшая школа - 1987.

2. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.; ¿¿Лесная промышленность», 1978. 224 с.

3. Ашкенази Е.К., Гершберг М.В., Капустин М.Г. Импульсный метод определения модулей упругости древесины. «Заводская лаборатория» №8, 1976. с. 982-986.г

4. Батуев Г.С., Голубков Ю.В, Ефремов А.К., Федосов A.A. Инженерные методы исследования ударных процессов. М., «Машиностроение», 1997.

5. Беденко и др. Автоматический отметчик дефектов. A.c. № 763079, 1977.

6. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: Высш. шк., 1968. 512 с.

7. Белазовский М.Я. Неразрушающие методы контроля. М.: Машиностроение, 1964.— 43 с.

8. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине/ Под ред. Б.Н. Уголева.- М.: Лесн. пром-ть, 1989. 296 с.

9. Бреховских Л.М., Годин O.A. Акустика слоистых сред. — М.: Наука, гл. ред. Физ-мат. лит., 1989.

10. Васечкин Ю.В. Технология и оборудование для производства фанеры. М.: Лесная промышленность, 1983. - 312 с.

11. Ващев Н.В. Влияние влажности воздуха и древесины на прочность клеевых соединений. М.: Лесная пром-ть, 1966. - 87 с.

12. Волынский В.Н. Технология клееных материалов. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2003. - 280 с.

13. Выборное Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1985.-256 с.

14. Выявление нарушений технологического процесса изготовления древесностружечных плит. Auf einem Monitor wird. // HK: Holz- und Kunststoffverarb, 1998. 33, № 11.

15. Глаговский Б.А., Московенко И.Б. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении, Л., Машиностроение, 1977.

16. Глаговский Б.А., Московенко И.Б. Способ обнаружения трещин в изделиях. A.c. № 1167492,1983

17. Голубов И.А. и др. Устройство для контроля качества изделий из древесины. A.c. № 1437992/29-33,1972.

18. Голубов И.А. Методы неразрушающего контроля древесных плит. — М.: Лесн. пром-сть, 1982. 152 с.

19. Гончаров H.A. Применение ультразвука в деревообработке. -Л.: Ленинградская лесотехническая академия им.С.М. Кирова, 1973. -44 с.

20. Гончаров H.A. Производственный контроль качества склеиваемых строительных конструкций из древесины без их разрушения. В кн. «Новое в производстве деревянных строительных конструкций». — JL: 1973. с. 104- 108.

21. Горбунов А.И. Неразрушающие методы контроля клеевых соединений строительных конструкций. — М.: Стройиздат, 1975.

22. Древесина. Метод определения плотности ГОСТ 16483.1-84 (CT СЭВ 388 76). М.; Гос. комитет СССР по стандартам.

23. Заенцев И.В. Нейронные сети: основные модели. Воронеж, 1993. -76 с.

24. Исследование степени упрессовки клееной фанеры. Wplyw wybranych czynnikow technologicznych na stopieñ sprasowania i inne wlasciwosci sklejek grubych / Starecki Andrzej // Przem/ drzem/, 1991. 42, № 6.

25. Иориш Ю.И. Виброметрия. M.: Машгиз, 1963. 771 с.

26. Кайно Г. Акустические волны: Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов: Пер. с англ. — М.: Мир, 1990.

27. Каневский И.Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн. — М.: Наука, 1977.

28. Кикучи Е. Ультразвуковые преобразователи. — М.: Мир, 1972.

29. Ковальчук JI.M. Качество деревянных клееных конструкций. — М.: ВНИПИЭИлеспром, 1978. 40 с.

30. Ковальчук Л.М., Гурин О.В. Контроль качества фанеры акустическими методами. Деревообрабатывающая промышленность, 1991.-№1.

31. Колесников А.Е. Акустические измерения. — Л.: Судостроение, 1983.

32. Колесников А.Е. Ультразвуковые измерения. М.: Издательство стандартов, 1982.

33. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения. ГОСТ 23829 — 85. Государственный комитет СССР по стандартам. Москва.

34. Ланге Ю.В. Акустические низкочастотные методы и средства неразрушающего контроля многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1991.

35. Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины. Под ред. Уголева Б.Н. М.: Лесн. пром., 1966. 182 с.

36. Методы неразрушающих испытаний. Под ред. Р.Шарпа. М.: Мир, 1972.-494 с.

37. Леонов Л.В., Вороницин В.К. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы в деревообрабатывающей промышленности. — М.: Лесная пром-ть, 1976. 280 с.

38. Михайлов А.Н. Пути совершенствования технологии и техники склеивания фанеры. Л.: ВЗЛТИ, 1964. 55 с.

39. Михайловская Г.Е., Панов В.В. Непрерывный контроль прессования древесностружечных плит. Тез. докл. науч.-тех. конф., Ивано-Франковск, 5-6 дек.,1990/ Ивано-Франк. ПКТИ.- Киев, 1990.

40. Модифицированная древесина и древесные пластики. Вып. 1, Л., 1974. с. 22 24. Ашкенази Е.К., Капустин М.Г., Райхельгауз Р.С. Неразрушающий контроль прочности анизотропных древесных материалов в изделиях.

41. Морз Ф. Колебания и звук. М. Л.: Гос изд-во ТТЛ, 1949

42. Натансон И.П. Краткий курс высшей математики. М. - Л.: Гос. изд-во Физико-математической литературы, 1963. -748 с.

43. Немецкое оборудование для деревообработки 2002 2003. Каталог-справочник. Ассоциация производителей деревообрабатывающегооборудования союза немецких машиностроителей. (FV Holz im VDMA), 2002.-200 с.

44. Неразрушающие испытания./ Под ред. Мак-Мастера, кн.2, 1965.

45. Неразрушающие методы контроля материалов и изделий. Сборник статей под ред. проф. С.Т.Назарова. М.: ОНТИПРИБОР, 1964.

46. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995.

47. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник. Под ред. Самойловича Г.С. М., «Машиностроение», 1976.

48. Неразрушающий контроль./ Под ред. Сухорукова. В 5 книгах. Кн. 2. Акустические методы контроля. М.: Высш. шк., 1991

49. Неразрушающий метод контроля качества древесноплитных материалов. А.с.268557 ЧСФР, МКИ4 G 01 N 29/04 /Benicäk Jozeff № 9823 86; 3аявл.23.12.86; Опубл. 31.08.90.

50. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. — М.: Наука, 1991.-256 с.

51. Петровский B.C. Анализ нестационарных акустических процессов. -М.: Изд-во стандартов, 1987.

52. Петровский B.C., Харитонов В.В. Автоматика и автоматизация производственных процессов лесопромышленных предприятий. — М.: Лесная промышленность, 1984. — 240 с.

53. Полищук А.Н., Пижурин A.A. Способ контроля качества клеевого соединения. A.c. №231879, 1968.

54. Полищук А.Н. и др. Устройство для контроля качества клеевого соединения. A.c. № 238214, 1968.

55. Полищук A.H., Пижурин A.A. Новый метод контроля качества фанерования мебели. М.: ЦБНТИ, 1970. 26 с.

56. Полищук А.Н. и др. Устройство к дефектоскопу. A.c. № 624160, 1978.

57. Полищук А.Н. и др. Микрофон. АС № 216450,1977.

58. Преобразователь пьезоэлектрический виброизмерительный ДН-3-М1. Паспорт 5Ф2.781.102 ПС, 1991.

59. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн. 2./ под ред. Клюева B.B. М.: Машиностроение, 1986. -488 с.

60. Производственный контроль изготовляемых древесных плит. Spalterkennung, Dickenmessung und Plattengewicht kombinieren // HK: Holz- und Kunststoffverarb, 1998. 33, № 11.

61. Производственный контроль отпрессованных плит. Einheitliche Handhaburg durch Windous NT // HK: Holz- und Kunststoffverarb, 1998.

62. Путилов К.А. Курс физики, т.1. — М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1962

63. Розенберг Л.Д. Физические основы ультразвуковой технологии. М.: Наука, 1970.

64. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Автоматизированный контроль качества фанеры // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики», Вологда, 2003.

65. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Автоматизированный контроль качества фанеры методом звуковой диагностики //Вестник КГТУ. Сборник научных трудов №7, Кострома, 2003.

66. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Изотов В.А. Автоматизация разбраковки фанеры методом свободных колебаний // Сборник трудов лесоинженерного факультета ПетрГУ, Петрозаводск, 2003.

67. Саликова Е.В., Изотов В.А., Чулков В.П. Определение качества фанеры методом свободных колебаний // Журнал «Лиственница». Сборник научных трудов №2, СибГТУ, Красноярск, 2003.

68. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П., Лапшин В.В. Автоматизация определения качества фанеры в процессепроизводства. Зарегестрированный отчет по НИР № 0120.0402569 , 2004.

69. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Дефектоскопия фанеры методом свободных колебаний // Сборник трудов МГУЛ, Москва,2003.

70. Саликова Е.В., Чулков В.П. Автоматизация определения качества фанеры акустическими методами в процессе производства // Сборник научных трудов «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития», выпуск 6, Брянск, 2003.

71. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П. Теоретические основы и экспериментальные исследования дефектоскопии фанеры методом свободных колебаний // Сборник трудов молодых ученых ЮТУ №5, Кострома, 2004.

72. Саликова Е.В., Староверов Б.А., Чулков В.П., Лапшин В.В. Дефектоскоп для нахождения внутренних дефектов фанеры. Патент на полезную модель № 37228, 2004.

73. Саликова Е.В. Применение искусственной нейронной сети в автоматизированной установке разбраковки фанеры. // Сборник трудов XVII Международ, науч. конф. ММТТ-17, том 6, Кострома,2004.

74. Северденко В.П. и др. Ультразвук и пластичность. Мн., «Наука и техника», 1976.

75. Соболев Ю.С., Дмитриев Е.И., Загородников Ф.А., Рыжов А.И. Непрерывный неразрушающий контроль прочностикрупногабаритных деталей мебели.// Научные труды МЛТИ, выпуск 214, Москва, 1989.

76. Способ определения дефектности древесных плит: A.c. № 1677596 СССР, МКИ5 G 01 N 19/08 Кулижников В.Н., Хорсов H.H., Богданов B.JL; Том. политехи, ин-т. № 4621356/28; Заявл. 19.12.88; Опубл. 15.09.91. Бюл.№ 34.

77. Справочник по древесиноведению, лесоматериалам и деревянным конструкциям. Кн. 1 -2. -М. Л.: Гослесбумиздат, 1959.

78. Справочник фанерщика / Под ред. Шейдина И.А. М.: Лесная пром-ть, 1968. - 832 с.

79. Справочное руководство по древесине/ Лаборатория лесных продуктов США; Пер. с англ. Горелика Я.П., Михайловой Т.В.; под ред. Горшина С.Н. и др. М.: Лесная пром-ть, 1979. - 544 с.

80. Стрижев Ю.Н. Автоматизация производства фанеры. М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 216 с.

81. Тарасов И.Е. Теоретическое обоснование автоматизированного способа обработки акустического сигнала на основе вейвлет-анализа для создания ультразвуковых интерферометров переменной базы. Автореферат. Владимир, 1999.

82. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле/ Пер. с англ. Корнейчука; Под ред. Э.И. Григолюка. — М.: Машиностроение, 1985.

83. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения.- М.: МГУ Л, 2001.

84. Ультразвук и его применение для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур. Под ред. А.П. Бушмина- Краснодар, 1969.

85. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П. Голямина. -М.: «Советская энциклопедия», 1979.

86. Ультразвуковое устройство для контроля качества прессуемой древесностружечной плиты. Schallbild weistauf Produktionsstörungen hin // HK: Holz- und Kunststoffverarb, 1998. 33, № 11.

87. Ультразвуковые пьезопреобразователи для неразрушающего контроля. Под общ. ред. И.Н.Ермолова. — М.: Машиностроение, 1986.

88. Федосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд-во МГУ им. Н.Э.Баумана, 1999. - 592 с.

89. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. — М.: «Машиностроение», 1970. 736 с.

90. Харкевич A.A. Спектры и анализ. М.: Физматгиз, 1962.

91. Хрулев В.М. Долговечность клееной древесины. М.: Лесная лром-ть, 1971.-160 с.

92. Шрайбер Д.С. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1965.

93. Шутилов В.А. Основы физики ультразвука. Л., Изд-во ЛГУ, 1980.