Введение к работе
Актуальность темы. Механические узлы технических средств железнодорожного транспорта в процессе эксплуатации подвержены физическому износу, что обуславливает дополнительные затраты на эксплуатацию и ремонт электрического подвижного состава.
В стратегии инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 года (Белой книге ОАО «РЖД») в разделе «Повышение надежности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств» к основным направлениям работ относится применение эффективных систем диагностики состояния конструкций и узлов подвижного состава на основе методов неразрушающего контроля.
Большая часть методов неразрушающего контроля включает в себя визуальный осмотр. Качество такого неразрушающего метода контроля ограничено возможностями глаза и зависит от удаленности объекта, степени освещенности, быстроты перемещения детали и др. При длительном контроле серьезно утомляются глаза, повышается риск пропуска дефектов. Результат оценки наличия или отсутствия дефекта зависит от квалификации и практического опыта дефектоскописта, при этом возможно как субъективное завышение, так и занижение степени опасности дефекта.
Отсутствие в достаточном количестве высококвалифицированных специалистов неизбежно ведет к отрицательному влиянию человеческого фактора на качество дефектоскопии, поэтому потребность в автоматизированных комплексах контроля велика.
Одним из путей снижения человеческого фактора при дефектоскопии является применение визуально-оптического контроля, позволяющего получить качественные и достоверные результаты посредством электронной обработки информации, регистрируемой при помощи оптико-электронных приборов.
Цель работы: Повышение качества контроля узлов механической части электроподвижного состава за счет использования оптико-электронных средств измерений и обработки информации.
Объект исследований: узлы и детали механической части электроподвижного состава.
Предмет исследований: методы и алгоритмы цифровой обработки изображений, полученных в процессе дефектоскопии, обеспечивающие повышение качества контроля узлов механической части электроподвижного состава.
Задачи исследования.
Анализ существующих методов неразрушающего контроля с целью их применимости для повышения качества дефектоскопии.
Выявление деталей и узлов механической части электроподвижного состава, требующих более тщательного контроля ввиду высокого процента браковки.
Исследование методов цифровой обработки изображений с целью создания программных средств, повышающих информативность изображений контролируемых деталей и узлов.
Создание программных средств для поиска и выявления поверхностных дефектов на изображениях исследуемых деталей и узлов.
Разработка комплексов дефектоскопии механической части электроподвижного состава с применением оптико-электронной обработки изображений.
Методы исследований. В диссертационной работе использованы методы цифровой обработки изображений, теория вероятностей и математической статистики, теория матричных преобразований, экспериментальные исследования на основе графического языка программирования Lab View, интерактивной оболочки N1 Vision Assistant и модуля N1 Vision Development Module.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
Обоснована возможность и целесообразность дополнения неразрушающего контроля деталей механической части электроподвижного состава применением оптико-электронных средств измерений и обработки информации.
Разработаны алгоритмы обработки цифровых изображений, обеспечивающие высокую информативность изображений и выделение областей поверхностных дефектов узлов и деталей механической части электроподвижного состава.
Применены методы и алгоритмы машинного зрения для автоматизации неразрушающего контроля деталей рессорного подвешивания и подшипниковых узлов механической части электроподвижного состава.
Практическая ценность
1. Разработаны и прошли опытно-промышленную эксплуатацию
комплексы для исследования и контроля поверхностей элементов
среднегабаритных деталей механической части электроподвижного
состава, а также для контроля подшипниковых узлов электроподвижного
состава.
Снижено в три раза время контроля узлов механической части электроподвижного состава за счет замены визуального контроля при проведении магнитопорошкового визуально-оптическим контролем с использованием оптико-электронных средств измерения и обработки информации.
Разработанные программные средства, используемые в комплексах, позволили автоматизировать процессы контроля, не снижая его эффективности.
4. Применение разработанного комплекса для контроля подшипниковых узлов механической части электроподвижного состава позволяет выявлять поверхностные дефекты с шириной раскрытия до 0,1 мм.
Достоверность основных теоретических положений и работоспособность предложенных технических решений подтверждена результатами опытно - промышленной эксплуатации на стенде магнитопорошкового контроля ремонтного депо «Санкт-Петербург» и стенде вихретокового контроля моторвагонного депо Санкт - Петербург -Балтийский.
Реализация и внедрение результатов работы.
Изготовлен и рекомендован к внедрению в условиях ремонтного депо «Санкт-Петербург» комплекс для исследования и контроля поверхностей элементов среднегабаритных деталей механической части электроподвижного состава.
Изготовлен и рекомендован к внедрению в условиях моторвагонного депо Санкт-Петербург - Балтийский комплекс для контроля подшипниковых узлов электроподвижного состава.
Апробация работы: диссертационная работа обсуждалась на заседаниях кафедры «Электрическая тяга» в 2008-2011 годах. Основные результаты работы прошли апробацию на: научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее», Санкт-Петербург, ПГУПС в 2008-2011 годах; Международной конференции «Современные технологии - транспорту», СПБ, ПГУПС, 2009; Международных симпозиумах «ЕГtrans' 2009, 2011», СПб, ПГУПС, 2009, 2011; Научно-технической конференции «Молодые ученые -транспорту 2009», Екатеринбург, УрГУПС, 2009; Международной научно-практической конференции «Trans - Mech - Art - Chem», Москва, МИИТ, 2010; Международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта», Омск, ОмГУПС, 2010; Всероссийской молодежной
научно-практической конференции с международным участием "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке", Хабаровск, ДВГУПС, 2011.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных работах, из них 3 публикации в изданиях, которые входят в перечень, рекомендованный ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 114 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников (82 наименования). Работа содержит 10 таблиц и 43 рисунка.
