Строительные исследования
страница - 0
Применение алгоритмов контроля и измерения диаметров поперечного сечения труб в прокатно-металлургическом производстве
Румянцев К.Е., Зибров В.А. (zibrov@sssu.ru) Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса
Металлургия относится к области техники, использующей высокотемпературные процессы получения материалов и производства готовых изделий и конструкционных полуфабрикатов. Тяжелые условия производства в металлургии характеризуются наличием большего числа вредных для здоровья человека воздействий и факторов, что требует широкого использования систем комплексной автоматизации управления технологическими процессами.
Контроль и измерения диаметров поперечного сечения продукции в про-катно-металлургическом производстве является важной составной частью технологического процесса. В частности, измерение диаметра поперечного сечения трубы позволяет улучшить качество изделий, уменьшить отбраковку труб бурильного и обсадного сортаментов
Проведенные патентные исследования позволяют выделить основные группы бесконтактных измерителей геометрических размеров объектов:
-измерители, использующие акустические преобразователи;
-измерители на основе лазерных излучателей и преобразующих систем зеркал;
-измерители, использующие телевизионные камеры;
-измерители на основе многооконных элементов;
-измерители, использующие датчики инфракрасного диапазона (ИК). Первая группа измерителей объединяет акустические системы, в которых
используется импульсный акустический генератор, акустический приемник и
вычислительное устройство, определяющее размеры объекта на основе зареги-
стрированного интервала времени между излучением звукового импульса и его приемом.
Вторая группа измерителей, использующих лазерные излучатели и преобразующие системы зеркал, включает измерительные системы, требующие высокой точности изготовления и настройки оптической системы и применения лазера. Это не всегда возможно в условиях прокатно-металлургического производства. Кроме того, при использовании лазерного излучения из-за наличия загрязняющих частиц или неровности могут возникнуть дифракционные эффекты, влияющие на точность измерения.
Измерительные системы третьей группы объединяет использование телевизионных камер для получения сигнала изображения с последующим измерением длительности интервала, соответствующего измеряемому параметру. Способы измерения геометрических размеров объектов с помощью телевизионных устройств основаны, как правило, на измерении длительности временного интервала между перепадами видеосигнала, соответствующего развертке изображения краев объекта в направлении измерения, т.е. к измерению длительности видеоимпульса, эквивалентного контролируемому размеру.
Измерение диаметра поперечного сечения по длительности импульса видеосигнала вытекает из самой сущности телевизионной передачи изображений. Для такого рода измерений оказывается достаточной однострочная система развертки изображения. Однако искажения изображения за счет геометрических искажений в оптоэлектронных преобразователях, а также из-за нелинейности развертки приводят к значительному несоответствию временного интервала видеосигнала размеру объекта.
Широкому распространению бесконтактных телевизионных методов измерения в трубном прокатно-металлургическом производстве препятствует низкая освещенность металлургических цехов, которая не позволяет получать контрастные телевизионные изображения объектов. В связи с этим для более точного определения границ объекта приходится "подсвечивать" объект, измеряя протяженность его тени. Такой способ требует дополнительных энергети-
ческих затрат и приводит к значительным погрешностям при уменьшении освещенности фона из-за загрязнения или неисправности осветителя.
Четвертая группа объединяет бесконтактные измерительные системы на основе многооконных элементов. Измерение параметров поперечного сечения объекта осуществляется методом прямого счета импульсов от элементов, установленных вдоль линии пути объекта измерения в момент поступления сигнала от крайнего элемента, фиксирующего появление в его поле зрения передней кромки объекта. Для повышения точности необходимо большое число элементов, что усложняет прибор и уменьшает его надежность.
Пятая группа включает бесконтактные измерительные системы с использованием ИК-датчиков. Эти системы, в отличие от предыдущих двух групп не требуют внешней подсветки, так как информативный признак для их работы лежит в изменении инфракрасной картины (распределения температур) зоны наблюдения. Действительно, в прокатно-металлургическом производстве, измеряемый объект, нагретый до температуры порядка 1000 К, сам является источником лучистой энергии. При высокой собственной температуре измеряемого объекта изображение оказывается контрастным по отношению к окружающему фону, и границы объекта могут быть выделены из видеосигнала известными методами [1,2]. Однако недостатком данных систем можно считать высокий уровень сопутствующих тепловых шумов, присущий ИК-системам.
Проведённый анализ показывает, что при разработке бесконтактной измерительной аппаратуры на принципах оптоэлектроники одной из важных задач, является обеспечение максимальной чувствительности датчика и отношения сигнал/шум для обеспечения высокой точности измерения. Во многих случаях эта проблема решается с помощью мощных источников внешнего освещения, обеспечивающих высокий контраст оптического изображения. При этом измерение сопровождается неоправданным расходом электроэнергии, идущей на нагрев источников излучения осветительных установок.
Очевидным преимуществом этих измерителей является способность выделять информацию о границах измеряемого объекта из картины распределе-
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2]