Главная О нас Отделы №27 Автоматизированные системы управления технологическими процессами Области практического применения, примеры успешных проектов


Области практического применения, примеры успешных проектов

E-mail Печать
В качестве примера практического применения научно-исследовательских разработок можно отметить:

Система технического зрения для автоматического слежения за стыком при дуговой сварке

Описание. Система технического зрения (СТЗ) триангуляционного типа является бесконтактной и отличается высокой точностью, информативностью и надёжностью. Она способна устойчиво работать и при горящей сварочной дуге, поставляя все необходимые данные для автоматического слежения за стыком или разделок сварочных кромок, а также для контроля усиления шва по ширине, форме и площади его поперечного сечения. СТЗ работает в реальном масштабе времени.

В основу работы СТЗ положен метод светового сечения (рис. 1).

27_otdel_1

Рис. 1. Принцип работы системы технического зрения триангуляционного типа

Сенсор триангуляционного типа рис.2 состоит из двух основных частей: видеокамеры и оптического генератора световой полоски (осветитель). Осветитель, расположенный под некоторым углом к видеокамере, проецирует узкую световую полоску на свариваемые поверхности.

27_otdel_2

Рис. 2. Сенсор триангуляционного типа

К параметрам стыка или разделки свариваемых кромок, которые определяются и по которым вырабатываются команды управления, относятся: величина зазора в стыке свариваемых кромок, величина превышения одной кромки над другой в упомянутом стыке, вид разделки свариваемых кромок, некоторые другие параметры стыка или разделки свариваемых кромок, учитывающие специфику дуговой сварки конкретных изделий или металлоконструкций.

Система позволяет получить параметры стыкового соединения (зазор, вид разделки, глубина разделки, превышение кромок и т. п.) в реальном масштабе времени.

Применительно к автоматическому слежению за стыком или разделкой свариваемых кромок, характерной особенностью системы технического зрения является ее инвариантность к различным видам помех, таким как застывшие брызги расплавленного метала, царапины, ржавчина, нагар, заусенцы, следы фрезы или резца, блики, засветки от дуги и т. п. Инвариантность системы к различным видам помех достигается благодаря использованию в алгоритме фильтрации изображения, а также статистических методов обработки сигналов.

Имеются модификации данной сенсорной системы для работы на поверхностях с высоким коэффициентом отражения, например, на шабренных алюминиевых поверхностях, свежефрезерованных стальных поверхностях, а также с возможностью слежения за стыком с зазором, близким к нулю. Это достигается за счет того, что помимо лазерного осветителя в модификациях сенсора, используется источник рассеянного света, что позволяет при соответствующей обработке получить направление линии стыкового соединения, а также дальность до свариваемых поверхностей.

Область применения

Обеспечивая устойчивое слежение за стыком свариваемых кромок при дуговой сварке, а также контроль параметров усиления шва, непосредственно в процессе сварки и по ее завершению, система технического зрения может способствовать существенному улучшению качества сварных соединений в высокоорганизованном сборочно-сварочном производстве металлоконструкций:
  • в робототехнике рис.3 (автоматическая сварка стыков со сложной пространственной траекторией)

27_otdel_3

 

27_otdel_4

Рис. 3. Следящая система для роботизированной дуговой сварки криволинейных стыков

На основании данных, получаемых от системы технического зрения, роботизированная система автоматически формирует сложную траекторию движения сварочного инструмента с учетом транспортного запаздывания.

  • в судостроении (корпуса судов и подводных лодок, перегородки отсеков, прочее);
  • в производстве сосудов, контейнеров и резервуаров (сосуды высокого давления, корпуса контейнеров и резервуаров, включая торцевые пробки, промежуточные контейнеры для перевозки сыпучих грузов, автоцистерны, цистерны из нержавеющей стали для пищевой промышленности, резервуары для хранения газа, контейнеры-рефрижераторы для перевозки грузов, пивные бочки, домашние резервуары для горячей воды);
    в производстве железнодорожных вагонов, цистерн, трамвайных вагонов и вагонов метрополитена;
  • в автомобильной промышленности (объемные конструкции заготовок специального раскроя, брикетов для каталитических дожигателей выхлопных газов, выхлопных систем, узла крыши, бензобаков);
  • в сборочном производстве автомобилей большой грузоподъемности и тракторов (узел кабины, колеса, подкрановые балки, ходовая часть трактора);
  • в производстве труб большого и малого диаметра рис.4 (нефте- и газопроводы, химические продуктопроводы, трубопроводы для домашнего использования, гибкие трубопроводы, трубы для медицинских целей);

 

27_otdel_5

а                                              б

Рис. 4. Применение системы технического зрения в трубной промышленности (а - сварка труб большого диаметра под флюсом, б - аргонодуговая сварка)

  • в производстве опор для мощных систем освещения на спортивных стадионах и на городских улицах.
Технико-экономические преимущества по сравнению с аналогами

Система технического зрения является универсальной, т. е. может быть использована при всех процессах дуговой сварки, в том числе при наличии разделки свариваемых кромок и поперечных колебаний сварочной головки. Она способна отслеживать траекторию стыка с зазорами, близкими к нулю, обеспечивать автоматическое совмещение с точностью 0,2 мм траектории перемещения сварочной головки и траектории стыка.

Система технического зрения является бесконтактной и инвариантна к оптическим свойствам поверхностей свариваемых кромок, в том числе шабренным, полированным, частично окисленным или частично загрязненным, ровно как инвариантна и к различным видам помех, в том числе засветкам от дуги, бликам, нагару, заусеницам, надрезам, застывшим каплям расплавленного метала, прихваткам.

Система распознает образы, т. е. обладает элементами технического интеллекта. Кроме того, в системе технического зрения имеются выводы для адаптивного управления процессом сварки. По желанию заказчика сопряжение со сварочным оборудованием обеспечивается через аналоговый, цифровой или серийный интерфейсы.

Экономические показатели

Повышение производительности достигается за счет экономии рабочего времени и затрат на сборочно-сварочных операциях и операциях контроля параметров усиления сварочных швов - ширины, формы и площади поперечного сечения. Повышению производительности способствует и предотвращение неисправимого брака и сведение к минимуму сварочно-наплавочных ремонтных работ.

Система является готовой продукцией и внедрена на машиностроительных предприятиях Украины и России.

 

Лазерная система слежения за валиком усиления сварного шва для установок автоматического ультразвукового контроля (аузк).

27_otdel_6

Назначение и области применения: Система слежения предназначена для автоматического управления установками ультразвукового контроля сварных швов. Разработанная система слежения автоматически формирует соответствующие сигналы коррекции положения УЗ датчиков относительно центра сварного шва. В состав системы слежения входят оптико-телевизионный блок, программное обеспечение и контроллер следящей системы. Телевизионный сенсор построен на основании метода лазерной триангуляции. На поверхность объекта проецируется узкая полоса лазерного излучения, которая фиксируется видеокамерой. Изображение проекции световой полосы представляет собой кривую, характер которой соответствует рельефу поверхности объекта измерения. Видеосигнал передается контроллеру следящей системы для дальнейшей обработки. Контроллер следящей системы осуществляет:

  • определение характерных точек на изображении;
  • преобразование координат точек из системы координат изображения в систему координат реального пространства;
  • определение величины и направления поперечного смещения центра валика усиления относительно точки начала отсчета системы слежения (точка начала отсчета устанавливается в процессе настройки).

Основные технические характеристики следящей системы:

точность слежения за валиком усиления, мм 0.5
допустимая высота валика усиления, мм 0.5-3.5;
рабочая зона в поперечном направлении, мм 30
расстояние от нижней панели блока сенсора до трубы, мм 100
рабочая зона по вертикали, мм 20
среднее время реакции системы, мс 40
рабочий диапазон температур, oC +5...-50

Состояние и уровень разработки:

Восемь систем слежения эксплуатируются в составе установок АУЗК НК 360 на  ОАО "Выксунский металлургический завод" с 2005 года.

 

Система автоматического обнаружения валика усиления сварного шва и управления дозатором полимера при нанесении антикоррозийного покрытия на поверхность сварных труб

27_otdel_7

Назначение и области применения:

Система предназначена для обнаружения центра валика усиления шва при вращении трубы и формирования сигналов управления дозировкой полимера для обеспечения однородной толщины полимерного покрытия на готовой трубе (увеличение дозировки в момент нанесения полимера на валик).

Сенсор состоит из следующих основных компонентов, собранных в одном корпусе: фотоприемной матрицы, объектива, лазерного генератора световой плоскости и микропроцессорного контроллера на базе цифрового сигнального процессора. Обмен данными с внешними устройствами осуществляется через интерфейс RS-485.

Основные технические характеристики следящей системы:

Номинальное расстояние от нижней части корпуса до поверхности объекта измерения, м 270 5
Рабочая зона сенсора по горизонтали, мм 30
Рабочая зона сенсора по вертикали, мм 30
Частота сканирования поверхности объекта, Гц, не менее 50
Скорость обмена по интерфейсу RS-485, Кбит/сек, не менее 450
Чувствительность сенсора (минимально допустимая высота валика усиления), мм 0.5
Диапазон рабочих температур, oС -10...+70
Охлаждение сенсора принудительное воздушное

Состояние и уровень разработки:

Две системы внедрены в производство на предприятии ОАО "Харцызский трубный завод" (Украина, 2008 г).

 

SVESTA

Центры коллективного пользования

Наши партнеры



  • bahis4.com - bedava bonuslar - banko kupon - bahis tahminleri - canli bahis