Содержание к диссертации
Оглавление 2
Введение 4
Глава 1. Средства и методы определения геометрических характеристик
вращающихся промышленных объектов 8
Средства контроля вращающихся объектов 8
Триангуляционные лазерные датчики 12
Методы обработки информации 16
Выводы по главе 17
Глава 2. Выявление деформаций сечения вращающегося объекта путем
измерения дальностей до поверхности объекта с одной точки 19
Определение периода вращения 20
Определение отклонений от формы объектов, вращающихся без контакта с другими 25
Фильтрация «белого шума» 26
Выделение влияния эксцентриситета 29
Определение отклонений от формы 30
2.3 Разложение ряда на аддитивные компоненты с помощью метода
анализа сингулярного спектра «Гусеница» - SSA 32
Основы метода «Гусеница» - SSA 32
Использование метода 33
Выбор параметров алгоритма 39
Общие замечания о применении метода «Гусеница» - SSA 47
2.4 Замечания по использованию изложенных методов 49
Глава 3. Определения координат центра вращения и среднего радиуса
сечения объекта по синхронным измерениям дальностей до поверхности
объекта с трех точек 50
3.1 Измерения и предварительная обработка 51
3.1.1 Уравнивание свободных пространственных сетей 55
3.1.2 Переход от пространственной системы координат xyz в плоскую
систему координат XY 64
Определение радиуса и координат точки вращения 69
Определение периода вращения по данным с нескольких датчиков.71
Порядок обработки данных с группы датчиков 73
Глава 4. Практическое использование предложенных методов 83
Объект работ 83
Обмер бандажа и роликов работающей печи 85
Сравнение результатов полученных с помощью датчиков и с помощью электронного тахеометра 100
Заключение ПО
Литература 112
Основные характеристики триангуляционных датчиков положения разных
производителей 121
Программа «Analysis of roller» для пакета по обработке данных
наблюдений за вращающимися объектами 123
Введение к работе
Определение геометрических характеристик вращающихся агрегатов в условиях современного производства является важной задачей. Подобные агрегаты присутствуют на многих промышленных объектах. Это и вращающиеся печи, и валы бумагоделательных машин, бронировочные машины и многое другое. От своевременности и качества проводимых контрольных обмеров зависит эффективность и качество работы оборудования, его безаварийность. Требования, предъявляемые к точности изготовления и выверки подобных агрегатов, всегда были высокими и со временем только ужесточаются. Так, например, допуск на овальность по наружному диаметру бандажа вращающейся печи составляет 0.0005 диаметра [61], то есть при диаметрах в 4-6 метров он составит 2-3 мм. Как указано в [61] погрешность измерений при этом должна быть не хуже 0.4 мм. Допуски же для формы валов бумагоделательных машин составляют 0.05-0.7 мм [3], что требует проведения прецизионных измерений.
В связи с повышением требований к точности деталей машин и механизмов, их усложнением особую важность приобретает задача проведения контрольных обмеров без остановки производственного цикла. Это связано с тем, что работающие агрегаты претерпевают деформации, связанные с тепловым режимом оборудования, неравномерным износом его частей, деформациями фундаментов и т.п. Эти деформации невозможно выявить на остановленном оборудовании, а их игнорирование может привести к аварийной ситуации. Как справедливо отмечено в [3], «геодезический контроль должен производиться на работающем агрегате, так как контроль и рихтовка остановленного агрегата могут привести к нарушениям его работы или даже аварии». Кроме этого важным является и экономический фактор, ведь простой оборудования ведет к убыткам предприятия.
Такого рода задачи, особенно на крупногабаритных агрегатах, всегда решались с привлечением геодезических методов[3; 6; 9; 61; 78]. Однако большинство из них, так же как и традиционные способы измерений в машиностроении не могут применяться на работающих агрегатах, так как требуют контакта с объектом, что зачастую невозможно. Те же геодезические методы, которые позволяют выполнять бесконтактный обмер оборудования, трудоемки и не позволяют получать данные с достаточной точностью и в непрерывном режиме.
Положение изменилось с появлением электронных приборов, позволяющих автоматически в бесконтактном режиме определять расстояние (или его изменение) до поверхности объектов с заданной частотой и высокой точностью. В этом качестве могут выступать как геодезические приборы (лазерные рулетки и тахеометры с безотражательным дальномером), так и устройства, разработанные для измерений в машиностроении, например, лазерные триангуляционные датчики положения.
Появление таких приборов в сочетании с достижениями
математической теории и ростом производительности вычислительных
машин создает предпосылки к разработке измерительно-программных
комплексов, предназначенных для определения характеристик
вращающихся агрегатов. Одной из проблем, возникающих на этом пути,
является отсутствие методов обработки получаемых данных, позволяющих
воспользоваться преимуществами нового оборудования. Подобного рода
методы должны обеспечивать расчет геометрических_параметров объекта,
выявлять источникиувозмущении -в- положении объекта и обладать '
устойчивостью к зашумлению данных, возникающему вследствие
различных технолошческихшричин (вибрация, запыленность и др.1). ' ,
Целью настоящей работы является;
Разработка методов определения геометрических параметров вращающихся объектов цилиндрической формы по измеренным дальностям до их поверхности.
В соответствии с целью были сформулированы следующие задачи исследования:
Анализ существующих способов определения геометрических параметров вращающихся объектов.
Изучение средств автоматического, дистанционного измерения расстояния до объекта.
Изучение математических методов анализа временных рядов.
Разработка методов выявления отклонений формы сечения объекта от окружности по измеренным дальностям до поверхности объекта.
Разработка способа определения координат центра вращения и среднего радиуса сечения объекта по измеренным дальностям до поверхности объекта.
В исследовании применялись методы математической обработки геодезических измерений, матричной алгебры, спектрального и корреляционного анализа. Предлагаемые методы и алгоритмы тестировались на математических моделях, создаваемых при помощи специально разработанной программы на ПВЭМ. Также проводилась экспериментальная проверка предлагаемых методов на промышленных предприятиях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- Показана возможность использования методов анализа
сингулярного спектра для выделения из измеренных дальностей до
вращающегося объекта данных.соответствующих деформациям формы-и'' \J
другим возмущающим факторам. О , r .
«і
-и
-vw'./uC --І -tt/J ;,iit xtct/^j,! f:::\.(- /.' ^w.: с у .-'. :/: ,^.
'''-, it- Uii
к * -.-^Ktcttui.'tit/ / !*/-ші>:і..сса >'* -- -С<^^'-L'cL^-Ut,
7 -t
С '
- Предложен способ определения периода выделенных при анализе
сингулярного спектра составляющих, что необходимо для их
- ""V, ь-- -^--1-- Л
интерпретации.
- Разработан алгоритм расчета координат точки вращения и радиуса
сечения по измеренным дальностям до поверхности объекта с трех точек.
В диссертации предложены:
Решение задачи выявления отклонений формы сечения объекта от окружности путем измерения дальностей до поверхности объекта с одной точки.
Способ определения координат центра вращения и среднего радиуса сечения объекта по синхронным измерениям дальностей до поверхности объекта с трех точек.
Практическое значение работы заключается в следующем:
Разработанные методы позволяют осуществлять контроль геометрических параметров вращающихся цилиндрических промышленных объектов в динамике.
Предложенные алгоритмы реализованы в виде программ для ПВЭМ.
Разработанные методики прошли апробацию в ЗАО «БУМТЕХНО» при выполнении работ на комбинате «Фосфорит» и Сыктывкарском ЛПК.
Диссертация содержит 114 страниц и состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений и списка литературы из 77 наименований. Основные результаты исследований опубликованы в 3 печатных работах: [55; 70; 71].
