Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка оптических методов контроля размеров деталей продукции завода ВДК ТЭЛ

Сведения об участнике
ФИО
Стаценко Алексей Владимирович
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Севастопольский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Производственные технологии
Тема
Разработка оптических методов контроля размеров деталей продукции завода ВДК ТЭЛ
Резюме
В процессе выполнения работы исследовано применение промышленных камер для систем оптического контроля. Рассмотрены различные типы объективов, применяемых для фотометрии.
В результате выполнения работы разработана система бесконтактного контроля качества, использующая промышленную камеру и телецентрический объектив. Также написана dll-библиотека, позволяющая работать с промышленной камерой и обрабатывать изображения в автоматическом режиме.
Результаты работы могут быть использованы на производстве для автоматического контроля выявления бракованных изделий, что позволит повысить качество выпускаемой продукции в целом
Ключевые слова
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ, БЕСКОНТАКТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, ПРОМЫШЛЕННАЯ КАМЕРА, ТЕЛЕЦЕНТРИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ, ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ
Цели и задачи
Цель: Разработка системы бесконтактного контроля высокой точности, работающей с промышленным оборудованием.
Задачи: Разработка алгоритма измерения; Написание программы для работы с оборудованием.
Введение

В настоящее время оптические измерения применяются во многих областях науки и производства, например, в машиностроении и приборостроении для контроля точности деталей, при сборке прецизионных узлов, для научных исследований в области физики, химии, медицины и так далее. Главная особенность оптических измерений заключается в том, что они являются бесконтактными и обладают высокой точностью. Кроме того, использование оптических приборов для измерения параметров деталей выпускаемой продукции позволяет контролировать каждый образец партии в реальном времени, по мере изготовления в отличии от контроля партии по случайно выбранным образцам. Такая степень контроля позволяет минимизировать брак и связанные с ним экономические потери.

Методы и материалы

Получение фотографии контролируемого изделия осуществляется при помощи монохромной камеры Allied Vision Prosilica GT6600. Матрица камеры имеет физический размер 36.2x24.1 мм и разрешение 6576х4384 пикселей.

Для решения поставленной задачи использован телецентрический объектив фирмы "Opto engineering", модель TC16M056. Данный объектив обеспечивает захват области 56.1х37.4 мм.

Алгоритм обработки изображения включает в себя следующие этапы:

  1. Получение изображения с камеры.
  2. Пороговое преобразование полученного снимка в бинарное изображение и фильтрация шумов.
  3. Определение границ объектов на изображении.
  4. Поиск объекта с максимальной площадью и определение его границы.
  5. Определение параметров эллипса по точкам найденной границы методом наименьших квадратов.
  6. Получение частей видимой внешней границы детали, являющихся частями оставшихся объектов на снимке, и их объединение в один массив.
  7. Определение параметров эллипса по точкам объединённого массива методом наименьших квадратов.
Описание и обсуждение результатов

В рамках данной работы была разработана автоматическая система бесконтактного контроля качества деталей ВДК вакуумных выключателей, выпускаемых предприятием "Таврида Электрик". Для системы контроля использована промышленная камера, позволяющая с требуемой точностью контролировать геометрические параметры крупных деталей. Также, использован телецентрический объектив, захватывающий как отверстие гофры, так и части внешней границы. Промышленная камера Allied Vision Prosilica GT6600, имеет матрицу размера 36 х 24 мм с разрешением 29 Мп. Подключение данной камеры к ПК осуществляется при помощи интерфейса GigE Vision. Телецентрический объектив Opto Engineering TC16М056 имеет байонет F-mount и позволяет захватывать область размером: 56.1 х 37.4 мм.

Для получения изображений с камеры и их обработки, была разработана библиотека dll на языке C++. Данная библиотека внедрена в программное обеспечение для управление технологическим процессом на производственной линии.

Библиотека dll создана в среде программирования Microsoft Visual Studio 2013 для Windows Desktop. Для работы с камерой использована библиотека PvAPI, позволяющая работать с камерами Allied Vision через интерфейс Gigabit Ethernet. Для обработки изображений и математических расчётов использована открытая библиотека машинного зрения OpenCV.

Время, требуемое для получения изображения через интерфейс Gigabit Ethernet и дальнейшую его обработку составляет 0.5 секунды. Исходя из гистограмм, точность определения параметров отверстия равна ±0.002 мм. Точность определения отклонения центра отверстия от центра детали составила ±0.012 мм. Данные различия показателей точности объяснимы разным количеством пикселей, приходящихся на определяемую границу. На границу отверстия гофры приходится более 8000 пикселей, на внешнюю границу ­– 700-800 пикселей.

Недостатки камер общего назначения, не позволяющие использование в системах точных бесконтактных измерение:

  • получение перспективы на снимке;
  • незначительные перемещение измеряемой детали приводят к возрастанию ошибки;
  • ошибка в задании расстояния от камеры до измеряемой поверхности на 0.01 мм приводит к погрешности измерений на 0.02 мм;
  • невозможность управления камерой с ПК.
Используемые источники
Кирилловский В. К. Оптические измерения. Часть 1. СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2003. 39 с.
Кирилловский В. К. Современные оптические исследования и измерения. Лань, 2010. 304 с
Руководство по эксплуатации BB/TEL-10. URL: http://tavrida.com/upload/iblock/0e3/0e3b641fc77e31cdf05ff9e495946a23.pdf (Дата обращения: 05.05.16).
Datasheet TC16M056 (Opto Engineering). URL: http://www.opto-engineering.com/media/pdf/TC16M056-datasheet-en.pdf (Дата обращения: 26.04.16).
Datasheet Prosilica GT 6600 (Allied Vision). URL: https://www.alliedvision.com/en/products/cameras/detail/Prosilica%20GT/6600/action/pdf.html (Дата обращения: 26.04.16).
Information about the project
Surname Name
Statsenko Aleksey
Project title
Development of optical dimensional inspection methods of parts production plant VDK TEL
Summary of the project
In carrying out the work investigated the use of industrial cameras for optical inspection systems. Various types of lenses used for photometry.
As a result of the work developed by the non-contact quality control system using industrial camera and telecentric lens. dll-library is also written, allowing to work with the industrial chamber and process images automatically.
The results can be used in the manufacture of automatic control to identify defective products that will improve the quality of products in general
Keywords
CONTROL SYSTEM, NON-CONTACT MEASUREMENT, INDUSTRIAL CAMERAS, TELECENTRIC LENS, IMAGE PROCESSING