Введение к работе
Актуальность темы. 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 проявлениях «человеческого фактора», поскольку работа с оцифрованными снимками затруднительна в связи с большим количеством шумов на снимке, а также 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 совокупность программных модулей, основанных на разработанной модели и алгоритмах и включающих 3 зарегистрированных программных средства:
«Программа для работы со сканированными рентгеновскими снимками точечных сварных соединений «RScan» (свидетельство №2011618837);
«Программа распознавания и анализа геометрических параметров дета-
ли 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, достигается за счет непротиворечивости и воспроизводимости результатов, полученных теоретическим 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».
Апробация результатов работы. 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 «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 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 3 свидетельства о регистрации программных продуктов.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, выводов, списка использованных источников из 135 наименований и 4 приложений. Работа выполнена на 173 страницах, включая 51 рисунок, 25 таблиц и 31 страницу приложений.
