- •Автоматизация оптических измерений
- •2013, С неопубл. Испр. 2017
- •Ббк сгау 34.9
- •Сведения об авторе
- •Содержание
- •Определения, обозначения и сокращения
- •Предисловие
- •Введение
- •Двумерный лазерный триангулятор
- •1.1 Сбор данных
- •1.2 Обработка данных
- •1.3 Программное обеспечение
- •1.3.1 Программа сбора данных
- •1.3.2 Программа обработки данных
- •1.3.3 Программа статистической обработки результатов измерений
- •1.3.4 Результаты работы программы статистической обработки измерений
- •1.4 Требования к качеству контролируемой детали по отклонениям геометрической формы поверхности вращения
- •1.5 Требование к погрешности измерительного канала автоматизированной системы
- •1.5.1 Требования к производственному контролю
- •1.5.2 Требования к погрешности измерений
- •1.7 Сравнительный анализ кругломеров различного типа
- •2 Характеристики измерительного канала двумерного лазерного триангулятора
- •2.1 Проектирование источника излучения
- •2.2 Влияние шумов на характеристики измерительного канала
- •2.3 Возможные пути увеличения чувствительности и уменьшения погрешности автоматизированной системы
- •2.4 Оценка влияния шумов измерительного канала
- •3 Измерения геометрических величин двумерным лазерным триангулятором при больших отклонениях от круглости
- •4 Пример информационного расчета автоматизированной системы
- •5 Комплекс технических средств
- •5.1 Современное состояние
- •5.2 Перспективы
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение а Обработка данных в двумерном лазерном триангуляторе
- •Приложение б Преобразование пучка света в оптической системе в приближении геометрической оптики
- •Приложение в Описание сфокусированного пучка света лазера
- •Приложение г Листинг программы численного расчета изменения величин информативных параметров двумерного лазерного триангулятора под влиянием электронных шумов
- •Приложение д Обработка данных в двумерном лазерном триангуляторе при больших отклонениях от круглости
- •Приложение е Примеры приложений к техническому заданию на дипломное проектирование
- •Назначение системы
- •2 Характеристики объекта автоматизации
- •Требования к информационному обеспечению
- •2 Характеристика объекта автоматизации
- •3 Требования к информационному обеспечению:
- •4 Требования к техническому обеспечению:
- •5 Требования к программному обеспечению:
- •6 Общие требования к ас:
- •7 Требования к методическому обеспечению
- •8 Технические требования к ас:
- •1 Назначение системы:
- •4 Условия работы системы
- •5 Требования к техническим характеристикам системы
- •6 Общие требования к проектируемой системе
- •Приложение ж
- •Приложение и Листинг программы обработки данных «2009Mmod»
- •Приложение к Файл данных от детали с гранностью
- •Заякин Олег Александрович автоматизация оптических измерений
- •443086 Самара, Московское шоссе, 34.
- •443086 Самара, Московское шоссе, 34.
5.2 Перспективы
Указанная конфигурация отражает современный этап разработки ДЛТ. На данный момент она морально устарела. Сейчас на рынке можно найти более современные компоненты.
Например, система ввода изображений может быть заменена на комплект, производимый фирмой «Видеоскан» (Москва, Россия) [21]. Цифровая камера имеет темп ввода изображений до 30 кадров в минуту. Имеется возможность прямой записи на жесткий диск компьютера, а также чтение данных только с ограниченного участка ПЗС матрицы.
Существуют и более высокоскоростные системы с видеокамерами. Так, например, НПО «Астек» (Москва, Россия) [22] предлагает систему скоростной видеосъемки «V500», собранную из импортных компонентов. Максимальная частота съемки составлеет у нее от 500 до 5000 кадров в секунду, в зависимости от светочувствительности, действующей апертуры и разрешающей способности. Так, при частоте 1000 кадров в секунду система вводит в память компьютера кадр из 1280 строк и столбцов. А при частоте 5000 кадров в секунду количество строк и столбцов пропорционально уменьшается до 6 раз. Цена системы 700 т. руб.
Или, например, контроллер шаговорго двигателя может быть заменен на продукцию «Trinamic Gmbh» (Гамбург, Германия) [23] «TMCM-30X» (301, 302 или 303 ‑ Trinamic Motion Control Module). К ним подходят отечественные шаговые двигатели, уже использующиеся в ДЛТ. Типичная цена изделия на три шаговых двигателя составляет не более 16 тыс. руб.
Нетрудно также найти современные датчики угла поворота с гораздо большей дискретностью, при которой уже нет необходимости в понижающем редукторе. Есть российские разработки таких датчиков. Цена его составляет от 400 до 500 евро. Интересные предложения вы можете встретить, посетив выставку-салон «Экспо-Волга», ежегодно проводимый с Самаре в осеннее время.
Итак, разработанный комплекс программно-аппаратных средств позволяет эффективно его использовать в учебном процессе студентов соответствующих специальностей. Более коротковолновый источник излучения и более качественная механика дают возможность разработчикам достичь требуемых точностных характеристик.
Заключение
В предлагаемом учебном пособии подробно рассмотрена АСНИ «Двумерный лазерный триангулятор». Она предназначена для изучения нового способа лазерных измерений геометрических величин на примере важной практической задачи ‑ контроля формы рабочих поверхностей колец подшипников.
Приведен исчерпывающий анализ предметной области указанной практической задачи.
В учебном пособии рассмотрены вопросы:
изучение функциональных возможностей АС ‑ двумерного лазерного триангулятора и анализ ее погрешностей;
изучение влияния дискретности сканирования на погрешность измерений АС;
изучение динамических характеристик АС;
анализ чувствительности двумерного лазерного триангулятора;
анализ влияния шумов на входной сигнал АС.
В пособии также содержатся примеры технических заданий на дипломное проектирование.
Примеры, приведенные в пособии, выполняются с помощью программ Mathcad,Excel,GrapherиSurfer(GoldenSoftware). Результаты исследований, приведенные в пособии, получены с помощью разработанного «Двумерного лазерного триангулятора». Для этого также использованы разработанные автором и студентами СГАУ компьютерные модели.
Учитывая современный этап разработки двумерного лазерного триангулятора, работу в этой области нельзя считать полностью завершенной. Однако автор считает, что предлагаемое вниманию читателей учебное пособие и при данном уровне практической разработки предоставляет хорошую возможность для обучения научных сотрудников, аспирантов и студентов применению оптических методов измерения геометрических величин для контроля в машино- и приборостроении, а также обучению типичным практическим приемам разработки автоматизированных систем для этих целей. Изучение материала данного пособия также даст полезные навыки в применении статистического анализа данных эксперимента и компьютерного моделирования.
Отметим, что содержание и объем данного пособия отражает лишь опыт и точку зрения автора и может быть существенно расширен как по номенклатуре работ, так и по количеству пунктов исследований в каждой работе.