Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Разработка и исследование методов контроля замкнутых полостей

Диссертация: Разработка и исследование методов контроля замкнутых полостей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Достоверность результатов работы подтверждается проведенными экспериментами, показывающими совпадение теоретических выводов и практических результатов в отношении реализуемости предлагаемого схемотехнического решения, совпадением теоретических выводов в отношении геометрии системы, энергетики, анализом оптической системы с использованием ряда программ расчета оптических систем (ОПТИКА, CAPO… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Методы контроля полостей
    • 1. 1. Физические основы и классификация методов контроля
    • 1. 2. Визуальные оптические методы контроля полостей
    • 1. 3. Визуальные оптические приборы для контроля крупногабаритных полостей
  • Выводы по главе 1
  • Глава 2. Анализ энергетических соотношений в системах контроля полостей с панорамным зеркально-линзовым компонентом
    • 2. 1. Принципы построения систем контроля полостей с ПЗЛК
    • 2. 2. Энергетическое уравнение тепловизионных систем контроля полостей
    • 2. 3. Энергетическое уравнение телевизионных систем контроля полостей
    • 2. 4. Энергетическое уравнение систем контроля полостей, работающих по методу зонда
    • 2. 5. Энергетическое уравнение систем контроля полостей, работающих по методу сечений
  • Выводы по главе 2
  • Глава 3. Методика расчета конструктивных параметров системы контроля полостей с ПЗЛК, работающей по методу сечений
    • 3. 1. Описание устройства системы контроля полостей с ПЗЛК, работающей по методу сечений
    • 3. 2. Формула измерений текущего радиуса-вектора полости
    • 3. 3. Частные погрешности системы контроля полостей
    • 3. 4. Выбор геометрических параметров системы контроля полостей, работающей по методу сечений
    • 3. 5. Оценка влияния погрешностей установки элементов сканирующей системы
    • 3. 6. Рекомендации по калибровке системы контроля полостей, работающей по методу сечений
    • 3. 7. Рекомендации по расчета оптической системы контроля полостей с ПЗЛК
  • Выводы по главе 3
  • Глава 4. Моделирование и макетирование оптико-электронной L системы контроля полостей
    • 4. 1. Оценка погрешности установки элементов сканирующей системы
    • 4. 2. Оценка энергетических соотношений в системе
    • 4. 3. Режимы работы с различными углами приема излучения
    • 4. 4. Исследование различных режимов сканирования
  • Выводы по главе 4

Разработка и исследование методов контроля замкнутых полостей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

При решении ряда научно-технических и научно-исследовательских задач часто возникает необходимость проведения оценки качества поверхностей [54,58]. Под ней следует понимать исследование структуры, формы, обнаружение микрои макродефектов, трещин, прогаров, очагов коррозионного поражения, дефектов покрытий, проверка правильности расположения деталей и т. д.

Задача контроля многократно усложняется в случае необходимости исследования поверхностей внутренних полостей.

Детали и механизмы современных приборов становятся все более и более сложными и дорогими, и все более возрастают требования к их надежности. Многие детали в процессе работы подвергаются воздействию тепловых и механических нагрузок [61]. Химические отложения являются причиной появления коррозии. Все это ведет к износу детали. Признаки изнашивания обычно появляются внутри предмета, и увидеть их снаружи нелегко. Визуальное исследование нередко позволяет заранее обнаружить и принять своевременно необходимые меры до того, как проявится серьезное повреждение. Хорошим примером служит авиационная техника: из соображений безопасности реактивные двигатели следует подвергать регулярной проверке. Прибор для контроля внутренних полостей позволил бы проверить состояние двигателя, не прибегая к его разборке [56]. Другим примером является автомобильная промышленность: разборка мотора грузового автомобиля может потребовать целого дня — слишком дорого, особенно учитывая, что дефекта может и не оказаться. Если при исследовании дефекта не обнаружено, то не затрачивается время на разборку двигателя. Если повреждение обнаружено, то необходимо разобрать и отремонтировать только те детали, которые в этом нуждаются [17,21,76].

В наше время часто встречается проблема разрушения памятников, старых зданий, деревянных конструкций. Важную роль играет раннее обнаружение повреждения, его анализ или выявление обусловивших его причин во время проведения реставрационных работ. Во многих случаях при помощи визуального исследования несложно определить, есть ли где-нибудь ржавчина, не коррозированы ли несущие опоры, в каком состоянии деревянные балки.

Перспективным направлением для гражданской инженерии сейчас является разработка приборов для исследования коллекторов туннелей и вентиляционных шахт. Например, на предмет проникновения и распространения грунтовых вод, разрушения стен и потолка, а также построения профиля поверхности. Туннели требуют специального исследования для подтверждения возможности беспрепятственного движения по ним транспорта. Использование специального прибора с применением возможностей современных компьютеров позволит эффективно решить данные проблемы.

Постоянному исследованию должны подвергаться внутренние поверхности труб нефтеи газопроводов, шахты, дымоходы, сопла ракет, стволы артиллерийских орудий и т. д.

И, наконец, следует упомянуть о таких интересных способах применения приборов для исследования внутренних полостей как исследование пещер, подземных ходов, фотографирование моделей будущих зданий и сооружений с точки зрения пешехода, а также художественная фотография.

Для неразрушающего контроля внутренних полостей традиционно используется множество методов, основанных на различных физических явлениях. В зависимости от поставленной задачи тот или иной метод может быть более или менее эффективен. Однако наиболее универсальными по-прежнему остаются визуальные оптические методы контроля. Они наиболее удобны для восприятия, более информативны, а современные технологии позволяют создавать оптические приборы, позволяющие контролировать полости самых разных размеров и получать изображение хорошего качества.

В настоящее время известен ряд оптических систем, позволяющих исследовать полости больших диаметров (до 4−5 метров) [3,4,24,54]. В них для мгновенного обзора полости используются различные оптические элементы, в частности, широкоугольные объективы, сферические зеркала с компенсаторами и т. д. [16,37,63,65,67,78,79] Широкие перспективы в разработке таких систем открываются при использовании панорамной оптики [1,2,7,13,15,18,37,74]. В последние годы появились панорамные системы с кольцевым угловым полем, построенные с применением так называемых PAL-линз (от английского Panoramic Annular Lens — панорамная кольцевая линза), которые мы впоследствии будем называть панорамными зеркально-линзовыми компонентами (ПЗЛК) [5,6,8,10,11,12,20,36]. Преимущества их использования в системах контроля сравнительно крупногабаритных полостей представляются очевидными. Как показано в наших исследованиях [33,34,53,73], ПЗЛК обеспечивает построение изображения полости в широком угловом поле в виде кольца, размеры которого соответствуют азимутальному углу 360° и высотному углу от 20° до 110°. Механическое сканирование при этом исключается. Параметры ПЗЛК можно адаптировать в зависимости от размеров полости, требуемого углового поля по высоте. Можно сказать, что ПЗЛК явились важным недостающим элементом оптической системы при визуальных оптических методах контроля полостей, позволяющим объединить достоинства существующих систем.

Целью диссертации является разработка и исследование методов контроля крупногабаритных полостей с использованием ПЗЛК, соответствующих схемотехнических и конструкторских решений, а также методики расчета таких систем.

Научная новизна диссертации заключается в разработке схемотехнических решений систем контроля с использованием ПЗЛК, анализе влияния конструктивных параметров системы и энергетических соотношений на метрологические характеристики (точность, диапазон измерений), создании методики расчета таких систем, разработка инженерных рекомендаций по выбору параметров системы в целом и отдельных ее звеньев.

Практическая значимость определяется потребностью в разработке и внедрении методов оптического контроля качества поверхностей, обнаружения дефектов и т. д., и заключается в доведении научных исследований до инженерных методик расчета и выбора параметров системы, в доказательстве практической целесообразности построения систем с использованием ПЗЛК, в конструкторской проработке основных узлов системы и макета системы в целом, и в получении рекомендаций инженерного характера по конструированию таких систем.

Достоверность результатов работы подтверждается проведенными экспериментами, показывающими совпадение теоретических выводов и практических результатов в отношении реализуемости предлагаемого схемотехнического решения, совпадением теоретических выводов в отношении геометрии системы, энергетики, анализом оптической системы с использованием ряда программ расчета оптических систем (ОПТИКА, CAPO, Zemax), принятых в таких ведущих научных центрах, как ГОИ, С.-П.ГУИТМО, Красногорский завод им. С. А. Зверева.

Публикации. По результатам работы были опубликованы четыре научно-технические статьи. На предложенный метод контроля и устройство для его реализации получено положительное решение по заявке на патент.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

Основные результаты, полученные в диссертации, сводятся к следующему:

1. Оптико-электронные системы контроля полостей являются перспективным направлением в дефектоскопии. ПЗЛК явились важным недостающим элементом оптической системы при визуальных оптических методах контроля полостей, позволяющим объединить достоинства существующих систем.

2. Предложен оригинальный принцип построения и схема ОЭС контроля внутренних полостей с использованием ПЗЛК, работающая по методу сечений. Разработана методика расчета конструктивных параметров системы контроля с ПЗЛК.

3. Определены энергетические соотношения, позволяющие проводить энергетический расчет систем контроля полостей при активном и пассивном режимах работы.

4. Получены рекомендации по выбору конструктивных параметров системы по критерию минимизации относительной погрешности определения радиуса полости.

5. Разработана методика расчета оптических систем контроля полостей с ПЗЛК. Получены рекомендации по выбору и расчету параметров систем переноса изображений.

6. Разработан макет системы, реализующий предложенный метод контроля полостей.

Проведены экспериментальные исследования макета, показывающие принципиальную возможность построения, и подтвердившие основные теоретические выводы.

Заключение

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Buchele et at. U.S. Patent Documents 359/725 2.638.033 05.1953
  2. Fair S.B., Gilbert J.A. Panoramic endoscopies. SPIE-Optical engineering, 08/1992
  3. Galileiskiy V.P., Morozov A.M., Oshlakov V.K. Panoramic photometry complex for cloud detection, p.4. European Symposium on Satellite Remote Sensing II, Paris, France, 1995
  4. Gilbert J.A., Matthys D.R. Hendren C.M. Displacement analysis of the interior walls of a pipe using panoramic holointerferometry SPIE-Optical engineering, 07/1991
  5. Gilbert J.A., Matthys D.R., Lehner, D.L. Moire measurements using a panoramic annular lens SPIE-Optical engineering, 12/1991
  6. Gilbert J.A., Matthys D.R., Lindner C.M. Endoscopes inspection and measurement SPIE-Optical engineering, 01/1993
  7. Greguss P. et at. U.S. Patent Documents 359/725 4.566.763 01.1986
  8. Greguss P., Kertesz A., Kertesz V. PALIMADAR: a PAL-optic-based imaging module for all-round data acquisition and recording. SPIE-Optical engineering, 01/1993
  9. Maklashevsky V.Y., Filinov V.N., Filinov M.V. Digital Processing of Rentgenographic and X-Ray Television Images in Aerospace Radiographic Testing 7-th ECNDT 1998. Proceedings, vol.1, pp. 326−333
  10. Matthys D.R., Gilbert J.A., Greguss P. Endoscopic measurement using radial metrology with digital correlation SPIE-Optical engineering, 10/1991
  11. Matthys D.R., Gilbert J.A., Puliparambil J.T. Endoscopes inspection using a panoramic annular lens SPIE-Optical engineering, 12/1991
  12. Matthys D.R., Greguss P., Gilbert J.A., Lehner D.L. Kransteuber, A.S.
  13. Radial metrology with a panoramic annular lens SPIE-Optical engineering, 01/1989
  14. Nakagava K. Estimation of the Sky View-factor from a Fish-eye Lens Image, Considering the Anisotropy of the Downward Longwave Radiation -Meteorological Society of Japan, December, 1988, pp. 903−911
  15. PC-based Yideoendoscopic system DX 2 for the inspection of Internal surfaces of Pipes / 7-th ECNDT 1998. Proceedings, vol.1, pp. 334−339
  16. Powell I. et at. U.S. Patent Documents 359/725 5.473.474 05.1995
  17. Product spotlight: Visual Testing Methods/Materials Evaluation, pp 575−586, Vol.54, № 5, May 1996
  18. Reling J. Technical endoscopy. Systems, components, applications S.L., 1989
  19. Rosendahl et at. U.S. Patent Documents 359/725 4.395.093 07.1983
  20. Sony Technical Video Cameras / Advanced Imaging, 1995, Jan.
  21. Stedham M.A., Banerjee P.P. Panoramic annular lens attitude determination system (PALADS) SPIE-Optical engineering, 06/1995
  22. Szaby D., Palasti J. Non-Destructive Testing at the reactor vessels of Paks Nuclear Plant Insight, pp 187−189, Vol.38, № 3, March 1996
  23. В.А. и др. Способ контроля внутренней поверхности дымовой трубы и устройство для его осуществления А.с. RU2152065C1
  24. И.Л., Алексеев В. И., Буцевицкий А. В. Светосильный объектив А.с. 1 124 719 (СССР)
  25. А.В. и др. Измерительная оптико-телевизионная система контроля поверхностных дефектов 15-я Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика». М.: 1999. Тезисы докладов, т.2, стр. 46−47
  26. А.В., Верещагин С. Н., Долгацин Ю. И. Исследование характеристик телевизионных камер и серийных приборов с зарядовой связью типа К1200ЦМ1 и К1200ЦМ2 (К1200ЦМ7) Электронная техника, серия «Полупроводниковые приборы», 1985, вып. 1
  27. А.В. Автоматизированный синтез телеанастигматических линз Изв. вузов СССР — «Приборостроение», 1983, т.26, № 8, стр. 90−91
  28. А.В., Еськова JI.M. Области существования анастигматических линз и их использование при построении объективов -Изв. вузов СССР «Приборостроение», 1982, т.25, № 12, стр.65−69
  29. Р.Е. и др. Телевидение М.: «Высшая школа», 1988
  30. Высокоточные угловые измерения / Под ред. Якушенкова Ю. Г. М.: «Машиностроение», 1987
  31. М. Современная геометрическая оптика М.: Изд. иностр. лит., 1962
  32. А. Теория современных оптических инструментов М.: «ОНТИ», 1933
  33. А.В. Выбор параметров сканирующей оптико-электронной системы контроля полостей Изв. вузов, Геодезия и аэрофотосъемка, 2003, № 2, стр. 131
  34. А.В., Куликова Н. В., Куртов А. В., Соломатин В.А., Трусов
  35. А.В. Использование модифицированного Фурье-анализа при исследованиях оптико-электронных систем, Сборник трудов международной научно-технической конференции, посвященной 225-летию МИИГАиК, «Оптическое приборостроение», стр. 104
  36. А.В., Куртов А. В., Соломатин В. А. Оптико-электронная система контроля полостей, Сборник трудов «П0−2002», т.1, стр.78
  37. А.В., Куртов А. В., Соломатин В. А., Якушенков Ю. Г. Обзорно-панорамные оптико-электронные системы Изв. вузов, Приборостроение, 2002, т.45, № 2, стр.37
  38. С.Е. Геодезические инструменты и приборы М.: «Недра», 1973
  39. Н.П., Кирюшин С. И., Кузичев В. Н. Теория оптических систем: Учебник для студентов приборостроительных специальностей вузов. -М.: «Машиностроение», 1992
  40. JI.A., Свешникова И. С. Расчет и проектирование оптических систем: Учебник для вузов. М.: «Логос», 2000
  41. В.И. Фотоприемные свойства преобразователей изображения на ПЗС при низких уровнях освещенности Электронная промышленность, 1982, вып. 7
  42. А.А. Устройство для контроля грата А.с. № 1 256 300
  43. А.А., Марков П. И., Саттаров Д. К. Волоконно-оптическая интроскопия Л.: «Машиностроение», 1987
  44. А.А., Филинов В. Н., Филинов М. В. Оптические и тепловые методы контроля в МНПО «СПЕКТР» Контроль. Диагностика, 1999, № 5, стр. 40−42
  45. А.А., Филинов М. В. Интегрированная компьютерная система обработки изображений для неразрушающего контроля 14-я Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика». Тезисы докладов. — М.: 1996, стр. 281−282
  46. А.А., Филинов М. В. Микротелевизионные системы в оперативной видеоэндоскопии объектов в условиях эксплуатации 14-я Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика». Тезисы докладов. М.: 1996, стр. 285−286
  47. А.А., Филинов М. В. Моделирование и анализ процессов преобразования дефектоскопической информации в компьютеризованныхвидеоэндоскопических системах Контроль. Диагностика, 1999, № 8, стр. 32−38
  48. В.В., Соснин Ф. Р., Румянцев С. В. и др. Неразрушающий контроль. Россия. 1900−2000 гг.: Справочник / Под ред. В. В. Клюева М.: «Машиностроение», 2001
  49. Комиссаров А. Г. Разработка методов и средств измерения, проектирования и обработки поверхностей сложной формы Санкт-Петербург, 1992
  50. А.В. Панорамный объектив «Сакура». Изв. вузов, «Приборостроение». 2000, № 3, стр. 129−140
  51. А.В. Разработка и исследование оптических систем с зеркально-линзовым панорамным компонентом / Дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.11.07, М., 2001
  52. А.М., Обрадович Е. И. Оптические приборы измерения шероховатости поверхности М.: «Машиностроение», 1985
  53. Д. Системы тепловидения / пер. с англ. Н. В. Василенко, под ред. А. И. Горячева. М.: «Мир», 1978
  54. В.Н. Диагностика авиационных двигателей М.: «Машиностроение», 1988
  55. Г. М., Немтинов В. Е., Лебедев Е. Н. Теория оптико-электронных систем. М.: «Машиностроение», 1990
  56. Надежность и эффективность в технике: Справочник, т.9. Техническая диагностика / Под ред. В. В. Клюева. М.: «Машиностроение», 1987
  57. Неразрушающий контроль. Практ. пособие / Под ред. В. В. Сухорукова -М.: «Высшая школа», 1992
  58. Ю.Р. Оптоэлектроника М.: «Радио и связь», 1989
  59. Оптические контрольные приборы для оценки состояния труднодоступных узлов оборудования, подвергаемого большим нагрузкам Optishe Inspectiansgerate AVIASCOPE / ТПП СССР. Моск. отд-ние. -№ 8501/1
  60. Основы оптоэлектроники / Пер. с японского Э. Г. Азербаева и др. Под ред. К. М. Голанта М.: «Мир», 1988
  61. Л.Ф. Теория оптико-электронных приборов и систем. JI.: «Машиностроение», 1980
  62. А.В., Ревинский В. В., Тихоненко О. М. Системы технического зрения -Л.: «Машиностроение», 1988
  63. Приборы с зарядовой связью / под ред. Хоувза М. и Моргана Д. М.: «Энергоиздат», 1981
  64. Пью А. Техническое зрение роботов / Пер. с англ. Д. Ф. Миронова М.: «Машиностроение», 1987
  65. М.М., Комарова И. Э., Буцевицкий А. В. Зеркально-линзовый объектив А.с. 1 137 427 (СССР)
  66. В.П., Соломатин В. А. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования: Учеб. для вузов М.: «Недра», 1995
  67. К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда М.: «Мир», 1978
  68. Г. Г. Методы расчета оптических систем. JL, «Машиностроение», 1969
  69. В.А. Системы контроля и измерения с многоэлементными приемниками излучения. М.: «Машиностроение», 1992
  70. В.А., Куртов А. В. Многофункциональные оптико-электронные системы. «Труды международной конференции прикладная оптика 2000» СПб. 2000, стр. 154−155
  71. А.Г. Панорамная астрофотография. М: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит-ры, 1985
  72. В.В., Якушенков Ю. Г. Инфракрасные системы «смотрящего типа». М.: Логос, 2004
  73. Технические средства диагностирования / Под ред. В. В. Клюева М.: «Машиностроение», 1989
  74. М.В. Разработка и исследование оптико-цифровой измерительной системы для контроля труднодоступных полостей энергоагрегатов / Дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.11.13 М., 1999
  75. Хорн Б.К. П. Зрение роботов М.: «Мир», 1989
  76. Д. Глаз, мозг, зрение / Пер. с англ. М.: «Мир», 1990
  77. Д.В. Расчет отношения сигнал/шум в телевизионных камерах на ПЗС при заданных характеристиках источника излучения Техника средств связи, серия «Техника телевидения», 1984, вып. 4
  78. Д.К. Методы аппаратной обработки изображений в автоматических системах контроля Дефектоскопия № 5,1995, стр.25−34
  79. Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов М.: «Логос», 2004
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!