Введение

Радиационные методы дефектоскопии следует применять для обнаружения в объектах контроля таких дефектов как нарушения сплошности и однородности материала, внутренней конфигурации и взаимного расположения объектов контроля, не доступных для технического осмотра при их изготовлении, сборке, ремонте и эксплуатации (ГОСТ 20426-82). Недостатком метода радиационного контроля является то, что рассеянное излучение в зависимости от энергии первичного излучения изменяет качество снимка, снижает контрастность и четкость изображения, а, следовательно, и чувствительность самого метода. Вследствие этого явления дефекты малого размера тяжело различить.

В настоящее время анализ качества сварных соединений, производимый методом рентгенограмм, осуществляется «вручную», т.е. путем просмотра оператором рентгеновского снимка детали через увеличительное стекло, либо с помощью просмотра отсканированной и оцифрованной копии снимка в графическом редакторе. При этом, оператор самостоятельно производит поиск и анализ дефектов на снимке, что занимает длительное время и не исключает погрешностей, связанных с такими факторами как усталость оператора, рассеянность внимания при длительной монотонной работе и прочих «человеческих факторах», поскольку работа с оцифрованными снимками затруднительна в связи с большим количеством шумов на снимке, а так же со сложностью характера изображения.

В этих условиях разработка теоретических и практических решений для автоматизации процесса контроля качества точечных сварных соединений путем распознавания и анализа рентгенограмм деталей является актуальной научной задачей, имеющей существенное значение для экономики страны, что определило актуальность, выбор объекта, предмета и цели исследования.

Работа выполнена в рамках: ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2013 годы», проект № 14.В37.21.0697 «Повышение эффективности производства изделий авиационной техники на ОАО «ПО «Стрела», областного гранта в сфере научной и научно-технической деятельности 2012 г. на тему «Автоматизация контроля качества точечных сварных соединений посредством компьютерного анализа рентгеновских снимков деталей».

Объект исследования - процессы автоматизации контроля точечных сварных соединений по рентгенограммам изделий.

Предмет исследования - методы и алгоритмы определения параметров точечных сварных соединений по оцифрованным рентгенограммам деталей.

Цель - повышение качества контроля точечных сварных соединений на основе разработки автоматизированных средств распознавания и анализа рентгеновских снимков изделий.

Задачи исследования:

  • - теоретико-информационный анализ процессов автоматизации контроля рентгенограмм точечных сварных соединений;
  • - построение формализованной модели анализа рентгенограммы точечного сварного соединения;
  • - разработка математического обеспечения модели анализа рентгенограммы;
  • - алгоритмическая реализация процедур выявления параметров точечных сварных соединений по оцифрованным рентгенограммам деталей;
  • - разработка архитектуры и программного средства обработки и анализа рентгенограмм точечных сварных соединений;
  • - оценка эффективности применения программного средства, основанного на разработанных процедурах автоматизации контроля, по критериям скорости и точности распознавания и оценки качественных параметров точечных сварных соединений по рентгенограммам изделий.

Методы исследования. В качестве основных средств теоретических исследований использовались методы системного анализа, линейной алгебры, теории вероятностей, математической статистики, математической логики, теории цифровой обработки изображений и технологии объектно-ориентированного программирования.

Для подтверждения достоверности разработанных моделей и их программной реализации использованы методы оценки чувствительности модели, формальных процедур верификации, проверки на тестовых примерах, сравнения полученных результатов с результатами работы программы-аналога, натурные испытания.

Экспериментальные исследования выполнены по отраслевой методике проведения экспериментальных работ в лабораторных и производственных условиях ОАО «ПО «Стрела» с применением методов математической обработки данных и оценки результатов.

Научной новизной обладают:

  • - формализованная модель анализа рентгенограммы точечного сварного соединения;
  • - обобщенный алгоритм автоматизированного контроля точечных сварных соединений по рентгенограммам изделий;
  • - алгоритмы автоматизации распознавания дефектов отклонения диаметра и расположения ядра;
  • - архитектура программного средства автоматизированной обработки и анализа рентгенограмм точечных сварных соединений.

Практическую значимость имеет разработанный комплекс алгоритмов и программ, основанный на совокупности полученных научных результатов и включающий следующие зарегистрированные программные средства:

  • - «Программа для работы со сканированными рентгеновскими снимками точечных сварных соединений «R_Scan» (свидетельство №2011618837);
  • - «Программа распознавания и анализа геометрических параметров детали на основании обменного файла «OpenStep» (свидетельство №2012613806);
  • - «Программа для распознавания микротрещин на поверхностях деталей по их рентгенограммам «R-Detection» (свидетельство №2012661077).

Применение данных программ в системах технической диагностики позволяет обеспечить повышение качества изделий за счет автоматизации процедур контроля качества изделий с применением рентгенографии.

Результаты, выносимые на защиту:

  • - графоаналитическая модель анализа рентгенограммы точечного сварного соединения;
  • - математическое описание процедур распознавания дефектов;
  • - алгоритмы автоматизации распознавания количественных параметров дефектов;
  • - программное средство автоматизированной обработки и анализа рентгенограмм точечных сварных соединений.

Достоверность научных положений, результатов и выводов, приведенных в диссертационной работе, достигнуты за счет непротиворечивости и воспроизводимости результатов, полученных теоретически путем и соответствия результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс ОАО «ПО «Стрела», ООО «Оренбургская промышленная лаборатория» в виде программного обеспечения и инструкций по эксплуатации; в учебный процесс кафедры систем автоматизации производства ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы науки» (Тамбов, 2011), «Теоретические и практические вопросы развития научной мысли в современном мире» (Уфа, 2013); на всероссийских конференциях «Автоматизация и информационные технологии» (Москва, 2011, 2012), «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» (Оренбург, 2011), «Машиностроение - традиции и инновации» (Москва, 2011); научно-технической конференции молодых специалистов объединения ОАО «ПО «Стрела» (Оренбург, 2011); научной школе-семинаре молодых ученых и специалистов в области компьютерной интеграции производства (Оренбург, 2011- 2013); научных семинарах кафедры систем автоматизации производства ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 14 работ, в том числе 3 - свидетельства о регистрации программных продуктов, 2 - статьи в сборниках международных конференций, 3 - статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >