• Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона
    Національної академії наук України

    Bідділ автоматизованих систем управління технологічними процесами

    Шаповалов Євген Вікторович

    Завідувач відділу,
    кандидат технічних наук,
    старший науковий співробітник

    Склад відділу

    Загальна чисельність працівників 10, у тому числі: 4 кандидати наук, 2 молодих вчених

    1. 1
      Шаповалов Євген Вікторович

      Завідувач відділу,
      кандидат технічних наук,
      старший науковий співробітник

      Tел.: +38 044 2004711,

      E-mail: eshapovalov@paton.kiev.ua

    2. 2
      Луценко Наталія Федорівна

      заступник завідувача відділу

    3. 3
      Долиненко Володимир Володимирович

      старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

    Відділ створено на основі наказу директора від 09.06.1976 року у зв’язку зі збільшеним об’ємом науково-дослідних робіт зі створення автоматизованих систем контролю якості та управління технологічним процесом зварювання, а також з метою підвищення ефективності нових розробок в цьому напрямку. Першим керівником  відділу був видатний вчений доктор технічних наук, професор Фелікс Миколайович Киселівський. Під його керівництвом від самого початку були визначені два основних напрямки науково-дослідних робіт відділу: розробка систем автоматизованого контролю якості зварних з’єднань труб великого діаметра і розробка автоматизованих систем групового управління лініями промислових роботів.

    З 2005 року відділом керує його учень — кандидат технічних наук Євген Вікторович Шаповалов.

    Відділ є базовим відділом по створенню автоматизованих систем управління технологічними процесами в галузі зварювання та суміжних технологій, математичному моделюванню зварювальних процесів та створенню систем технічого зору.

    +38 044 2004711
    Основні напрямки науково-технічної діяльності

    • Створення автоматизованих систем управління технологічними процесами в галузі зварювання та суміжних технологій.
    • Математичне моделювання зварювальних процесів.
    • Створення систем технічного зору для управління технологічними процесами.
    • Розробка інтелектуальних систем розпізнавання образів для рішення завдань різних видів автоматичного зварювання.
    • Розробка методів та засобів автоматизації процесу радіаційної дефектоскопії матеріалів та зварних з’єднань.
    • Розробка методів геометричної та технологічної адаптації промислових роботів для дугового зварювання.

    Результати роботи відділу за останні 5 років
    2016–2018 рр. Розроблено імітаційну модель робототехнологічної системи неруйнівного вихрострумового контролю виробів зі складною геометрією, автоматичний вихрострумовий дефектоскоп, функціонування якого  базується  на  застосуванні  перетворення Гільберта, апаратно- програмне  забезпечення  засобів  безконтактної геометричної адаптації, побудованих на основі спеціалізованого лазерно-тріангуляційного сенсора, та макет системи автоматичного неруйнівного вихрострумового контролю на базі промислового  робота,  оснащеного  розробленим  дефектоскопом,  сенсором  та  вихрострумовим перетворювачем, встановленим на останній ланці робота.

    Застосування розробленої робототехнологічної системи автоматичного неруйнівного вихрострумового контролю дозволить суттєво підвищити продуктивність та достовірність результатів контролю виробів зі складною геометрією. Результати роботи можуть бути використані при створенні ділянок роботизованого вихрострумового неруйнівного контролю для підприємств авіаційної, залізничної, енергетичної галузей та для зварювальних виробництв.

    2016–2020 рр. Створено дослідний зразок переносного діагностичного комплексу, що призначений для дистанційного оптико-електронного контролю параметрів підвіски дротів та тросів контактної мережі. До складу комплексу входять два основних компоненти: стереоскопічний вимірювальний блок, що при вимірюваннях встановлюється на рейки, та пульт дистанційного управління, взаємодія між якими здійснюється за допомогою бездротового каналу зв’язку. Комплекс представляє собою розподілену обчислювальну систему, до складу якої входять п’ять мікропроцесорних контролерів: три контролери лінійних відеокамер, контролер збору даних та контролер пульта, що забезпечує виведення на дисплей та збереження результатів вимірювань. Також до складу комплексу входить комп’ютерна програма, призначена для зчитування даних з енергонезалежної пам’яті пульта, візуалізації результатів вимірювань у вигляді графічних діаграм та формування відомостей контролю.

    Проведено міжвідомчі випробування переносного діагностичного комплексу, призначеного для автоматизованого контролю параметрів підвіски контактної мережі, за участі Департаменту електрифікації та електропостачання АТ “Укрзалізниця”. На етапі підготовки до випробувань розроблено і узгоджено з Департаментом комплект експлуатаційної документації, технічне завдання і програми та методики стендових і експлуатаційних випробувань переносного діагностичного комплексу. В ході приймальних випробувань комплексу встановлено, що максимальні похибки вимірювань становлять ± 4 та ± 11 мм для параметрів «Зигзаг» і «Висота» відповідно, що задовольняє вимоги технічного завдання (± 20 мм). Отримані діапазони вимірювань параметрів також відповідають затвердженим технічним вимогам. Під час дослідної експлуатації отримано, що всі експлуатаційні характеристики комплексу також відповідають вимогам технічного завдання, середня розбіжність між результатами вимірювань, отриманих за допомогою комплексу та контрольного пристрою, не перевищує ± 10 мм, що задовольняє вимоги випробувань, оскільки заявлена точність обох пристрої становить ± 20 мм. На основі експлуатаційної документації розроблено технічні умови на переносний діагностичний комплекс. За результатами випробувань діагностичний комплекс рекомендовано до впровадження у господарство електрифікації та електропостачання АТ “Укрзалізниця”.

    Проведено випробування експериментальної моделі підсистеми високошвидкісного безконтактного вимірювання параметрів підвіски контактних дротів, призначеної для функціонування у складі вагонів-лабораторій. На підготовчому етапі створено стереоскопічний сенсорний блок, побудований на базі мікропроцесорних лінійних відеокамер з робочою частотою до 4.6 кГц, розроблено математичне забезпечення для контролера збору даних та підготовлено програму та методику випробувань. У ході випробувань отримано, що запропоновані апаратні та програмні засоби дозволяють виконувати вимірювання координат одночасно до 8-ми контактних дротів включно з кроком, що не перевищує 200 мм при швидкості руху до 160 км/год. Отримані похибки і діапазони вимірювань параметрів «Висота» і «Зигзаг» відповідають вимогам, що пред’являються до контрольно-вимірювальної апаратури вагонів-лабораторій для випробувань контактних мереж.

    Впровадження науково-технічних результатів у господарство електрифікації та електропостачання залізниць України дозволить суттєво зменшити експлуатаційні витрати на утримання та обслуговування контрольно-вимірювального обладнання вагонів-лабораторій за рахунок залучення вітчизняних спеціалістів і застосування апаратури та комплектуючих власного виробництва.

    Ресурси відділу
    Науковий підрозділ забезпечений комп’ютерною технікою для математичного моделювання, засобами розробки мікропроцесорних систем, а також автоматизованим трьохкоординатним зварювальним комплексом для МІГ/МАГ зварювання.
    Поточні проекти
    Розробка і дослідження адаптивної робототехнічної системи відновлення деталей відповідального призначення з використанням технології електродугового наплавлення. Державний реєстраційний номер роботи 0118U100531. 2019-2021р.р.
    Заплановані роботи

    Розробити та дослідити адаптивну робототехнічну систему, призначену для автоматизації адитивної технології виготовлення прототипу бурового інструменту за допомогою процесу електродугового наплавлення – WAAM (“Wire and Arc Additive Manufacturing”). Реалізація адитивної технології WAAM на базі промислового робота дозволить суттєво підвищити механічні властивості бурового інструменту за рахунок використання різних матеріалів з високими характеристиками зносостійкості, твердості і ударної в’язкості при виготовленні його конструктивних елементів. Підвищення механічних властивостей бурового інструменту дозволить подовжити строк експлуатації інструменту, зменшити аварійність та знизити собівартість процесу буріння свердловин.

    Перспективні розробки
    У перспективі розвитку напряму – розробка компактних та високопродуктивних контролерів для систем телевізійного стеження на базі цифрових сигнальних процесорів.
    Публікації

    1. Моделирование формирования обратного валика при орбитальной дуговой сварке корневых швов [В. В. Долиненко, В. А. Коляда, Е. В. Шаповалов, Т. Г. Скуба] // Сварка и Диагностика. – 2016– №3. – С.57-61.
    2. Компьютерное моделирование оптимального управления положением ванны при сварке МИГ/МАГ корневых швов [В. В. Долиненко, В. А. Коляда, Е. В. Шаповалов, Т. Г. Скуба] // Электронное моделирование. – 2016. – Т. 38, № 3. – С. 33-46. https://doi.org/10.15407/emodel.38.03
    3. Конечно-элементное моделирование проплавления при сварке МИГ / МАГ корневого шва [В. В. Долиненко, В. А. Коляда, Е. В. Шаповалов, Т. Г. Скуба] // Электрометаллургия. – 2016 – №9. – С.10-19.
    4. Применение роботизированной и механизированной сварки в условиях возмущающих факторов [Е. В. Шаповалов, В. В. Долиненко, В.А. Коляда, Т.Г. Скуба, Ф.С.Клищар] // Автоматическая сварка. – 2016 – №7. – С. 46-51.
    5. Технология роботизированной ТИГ-сварки элементов конструкций из нержавеющей стали [Л.М.Лобаноа, Е. В. Шаповалов, П.В. Гончаров, В. В. Долиненко, А.Н. Тимошенко, Т.Г. Скуба] // Автоматическая сварка. – 2017 – №5-6. – С. 54-60.
    6. Роботизована система неруйнівного вихрострумового контролю виробів зі складною геометрією [В. В. Долиненко, Е. В. Шаповалов, Т.Г. Скуба, В.О.Коляда, Ю.В.Куц, Р.М. Галаган, В.В.Карпінський] // Автоматическая сварка. – 2017 – №5-6. – С. 60-68.
    7. Расчёт устойчивых режимов дуговой МИГ / МАГ сварки корневых швов [В. В. Долиненко, В. А. Коляда, Е. В. Шаповалов, Т. Г. Скуба] // Мехатроника, Автоматизация, Управление. – 2017, №9, том.18, С. 623—631..
    8. Шаповалов Е. В. Робототехническая адаптивная система для сварки труб и трубной арматуры /Е. В. Шаповалов, В. В. Долиненко, Т. Г. Скуба] //Сварочное производство. – 2017, №8 – С. 21-26.
    9. Моделювання перехідних процесів у вимірювальному каналі вихрострумового дефектоскопу/[В.В.Долиненко, Є.В.Шаповалов, Т.Г.Скуба, Ю.В.Куц, М.О.Редька, В.М.Учанін ]// Техническая диагностика и неразрушающий контроль.- 2018 – № 4. – С. 30–35.
    10. Дослідження похибок визначення характеристик циклічних вимірювальних сигналів за їх нерегулярної дискретизації [В. В. Долиненко, Є. В. Шаповалов, Т. Г. Скуба, Ю.В.Куц, О.А.Левченко, М.О.Редька] Вісник національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” серія приладобудування. – Київ : Вид-во НТУУ “КПІ”, 2019, вип. 57 (1) .–С. 43 – 48.
    11. Долиненко В. В. Ідентифікація положення у просторі об’єктів із складною геометрією в задачах роботизованого дугового наплавлення і неруйнівного контролю. [В. В. Долиненко, Є. В. Шаповалов, Т. Г. Скуба] // Електронне моделювання. – 2019. – Т. 41, № 1. – С. 67-80.  https://doi.org/10.15407/emodel.
    12. Пригнічення ліквації та управління структурою злитків і литих виробів. [В.О. Шаповалов, Г.М. Григоренко, Ю.О. Никитенко, В.В. Якуша, Є.В. Шаповалов] ВОПРОСЫ  АТОМНОЙ  НАУКИ  и ТЕХНИКИ (ВАНТ). – Харків : Вид-во ННЦ “ХВФТІ”, 2020, № 1 (125) .–С. 106 – 108. (ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2020 №1(125).).
    13. Адаптивна робототехнічна система електродугового наплавлення для відновлення деталей складних просторових форм. [В. В. Долиненко, В. А. Коляда, Е. В. Шаповалов, Т. Г. Скуба] // Електронне моделювання. – 2020. – Т. 42, № 6. – С. 56-71.  https://doi.org/10.15407/emodel.42.06.056.

    Патенти на винаходи

    1. Патент на корисну модель № 140906 Україна МПК G 01 N 27/90 (2006.01). Спосіб адаптивного автоматизованого вихрострумового контролю: Куц Юрій Васильович, Шаповалов Євген Вікторович, Учанін Валентин Миколайович, Долиненко Володимир Володимирович, Редька Михайло Олександрович. Заявник: Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України – Заявка № u 201909669; заявл. 05.09.19 – 6 с.