Разработка системы технического зрения для поверки манометра
Объектом исследования является разработка технического зрения, предназначенного для автоматизированного контроля и поверки манометра. Целью работы является решение инженерно-технических вопросов, связанных с разработкой технического зрения. В результате исследования был решен ряд проблем, связанных с практической реализацией данной разработки.
Введение……………………………………………………………….…16
1 Обзор методов и средств для поверки манометров…………..……17
1.1 Разновидности манометров…………………………………………19
1.2 Проведение поверки ……………………………………………..….26
2 Система технического зрения при автоматизации средств
измерений……………………………………………………………………….31
2.1 Особенности и преимущества системы технического зрения……32
2.2 Обзор разработок технического зрения в области метрологии….34
3 Разработка технического зрения на основе NI myRIO……………..37
3.1Алгоритмы технического зрения…………………………………….42
3.2 Шаблон проектирования приложений машинного зрения…..…..44
3.3 Выбор и калибровка веб-камеры……………………………………49
3.4 Разработка программного обеспечения для оцифровки показаний
аналоговых манометров…………………….…………………………………51
4 Мехатронный модуль линейного движения для позиционирования
камеры системы машинного зрения…………………………………………..58
4.1 Подбор электродвигателя ММД…………………………………….58
4.2 Расчет характеристик передаточного механизма ММД…………62
4.3 Основные размеры бескорпусных ШВП…………………….……..63
4.4 Исходные данные для расчёта……………………………………….63
4.5 Выявление максимальных параметров ………………………………63
4.6 Расчет передачи на статическую прочность……………………..…65
4.7 Проверка винта на статическую устойчивость……………………65
4.8 Проверка на динамическую устойчивость…………………………65
4.9 Определение КПД……………………………………………….……66
4.10 Расчет геометрии профиля резьбы……………………………….…67
4.11 Расчёт стержня винта на прочность…………………………..……68
4.12 Подбор информационных устройств для обеспечения обратной
связи в ММД…………………………………………………………….………69
5 Социальная ответственность……………………………………..……74
6 Финансовый менедмент……………………………………..…..…..…92
Заключение…………………………………………………..…….……120
Список литературы…………………………………………..……..……121
Приложение А «COMPUTER VISION»………………………………..124
Актуальность темы. Давление наиболее распространенный
измеряемый параметр, который является одним из ключевых, для
большинства технологических установок в различных отраслях
промышленности. Для безопасности предприятий, заводов и т.д. необходим
точный контроль и измерение давления. Конкуренция среди производителей
в данной области приборостроения высока и заставляет предприятия
развиваться, улучшая качество выпускаемой продукции повышением
требований к точности, достоверности, быстродействию процессов
измерения. Осваивать новые технологии и осуществляя автоматизации
процессов изготовления и выпуска манометров.
Соответствующая проблема автоматизации съема показаний со шкалы
стрелочных измерительных приборов, возникающая в процессе их
изготовления и выходного контроля, решалась отдельно от других проблем,
связанных с их производством. К настоящему времени в области
автоматизации поверки стрелочных приборов сложилось два направления,
которые различаются по методу решения задачи, но достигающие примерно
равных результатов:
– Первое направление – это методики исследования механизма прибора
вне его связи со шкалой, которые успешно применяются в поверке
электроизмерительных приборов
– Второе направление – это разработки, которые осуществляют
непосредственный съем показаний со шкалы поверяемого прибора
средствами технического зрения [1].
1 Обзор методов и средств поверки манометров
а) Калибровка манометров
Калибровка средств измерений – совокупность операций, по
установлению соотношения между значением величины, полученным с
помощью данного СИ и значением той же величины, воспроизводимой
эталоном, выполняемых с целью определения действительных значений
метрологических характеристик. Калибровке подвергают СИ, не
применяемые в сфере государственного регулирования обеспечения единства
измерений [6].
б) Поверка манометров
Поверка средств измерений – установление пригодности к
применению СИ на основании экспериментально определяемых
метрологических характеристик и подтверждения их соответствия
установленным обязательным требованиям [6]. Поверке подвергают только
средства измерений, применяемые в сфере CГРОЕИ [5]. Если погрешность
средства измерений выше допустимой, оно для дальнейших измерений
непригодно. При поверке манометров образцовые приборы обеспечивают
получение исходных показаний, с которыми сравнивают показания
поверяемых приборов, т. е. производится непосредственное сличение
поверяемого прибора с образцовым [3]. Тремя наиболее распространёнными
типами образцовых приборов являются:
– U-образные манометры,
– Грузопоршневые манометры
– Образцовые деформационные манометры.
Приборы для измерения давления классифицируются по принципу
действия, по уровню измеряемого давления, классу точности. По принципу
действия приборы делятся на:
1) жидкостные, у которых измеряемое давление сравнивается с
гидростатическим давлением столба жидкости;
2) грузопоршневые, которые основаны на сравнении измеряемого
давления с давлением, создаваемым аттестованными грузами, действующими
на калиброванный плунжер;
3) деформационные (пружинные), у которых измерение давления
производится по деформации различных упругих элементов, возникающей
под действием регистрируемого давления;
4) электрические, основанные на прямом или косвенном
преобразовании давления в какую-либо электрическую величину. Приборы
данного типа широко применяются в лабораториях для исследовательских
целей;
5) прочие, к которым можно отнести тепловые, акустические,
оптические и др.
Классификация манометров зависит в основном от принципа действия,
вида измеряемого параметра, сферы, в которой применяется средство
измерения, а также способа отображения результата [4].
Как правило, на производстве чаще всего используются самые часто
встречаемые деформационные (пружинные) манометры. Они имеют
простую конструкцию, которая пригодна для ремонта. Пределы их
измерения обычно составляют от 0,1 до 4000 Бар. Непосредственно сам
чувствительный элемент такого механизма представляет собой трубку
овального сечения, которая под действием давления ужимается (трубка
Бурдона) [7]. Давящая на трубку сила передается по специальному
механизму на стрелку, которая проворачивается под определенным углом,
указывая на шкалу с разметкой (рис.1).
Рисунок 1 – Манометры с одновитковой трубчатой пружиной
Манометр состоит из следующих основных компонентов:
– пружина (чувствительный элемент),
– механизм (преобразует деформирование пружины в положение
стрелки на циферблате),
– циферблат,
– стрелка (возможны и другие компоненты).
Механизм в свою очередь состоит из более мелких деталей:
– тяга,
– сектор,
– трибка.
В процессе изготовления манометров параметры некоторых
компонентов, деталей могут меняться от изделия к изделию, следовательно,
меняются и их показания. Поэтому после сборки прибора, требуется его
регулировка и поверка.
В магистерской диссертации рассмотрены основные методы поверки
СИ, приведены разновидности приборов, рассчитанных под определенные
условия работы. Проведено обоснование актуальности и целесообразности
применения данной технологии, а также приведены основные преимущества
СТЗ. Проведен анализ готовых разработок технического зрения от
российских производителей в области метрологических измерений.
Разработано программное обеспечение для оцифровки показаний аналоговых
манометров. Приведены результаты работы программы для разных значений
измеряемого давления. Также был разработан мехатронный модуль
линейного движения для позиционирования камеры системы машинного
зрения, суть которого обеспечивать точное позиционирование и направление
оптической оси камеры относительно объекта контроля – аналогового
манометра для дальнейшей цифровой обработки полученного изображения.
Разработанная система технического зрения может найти широкое
применение для автономного использования на объектах, например,
коммунального хозяйства, нефти-газодобывающих компаний, удаленных и
распределительных систем.
При автоматизации измерений применение машинного зрения
позволяет исключить человеческий фактор, проводить значительно более
точный анализ объекта, различая даже микроскопические дефекты
структуры, снизить издержки производства, а также автоматизировать
процесс контроля качества, несомненно, дающее конкурентное
преимущество компаниям, внедрившим данную технологию.
1.[Электронный ресурс] ОАО «Манотомь». Автоматизированный
контрольметрологическиххарактеристикиградуировкашкалв
производствестрелочныхманометров.Режимдоступа-
https://refdb.ru/look/2674783.html
2.Методика поверки МИ 2124-90 ГСИ «Манометры, вакуумметры,
мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры показывающие
и самопишущие» 1990г.
3.Гвоздев В.Д. Прикладная метрология: точность измерений /
Учебное пособие. – М.: МИИТ, 2018г.
4.Хансуваров К. И., Цейтлин В. Г. Техника измерения давления,
расхода, количества уровня жидкости, газа и пара: Учебное пособие для
техникумов. – М.: Издательство стандартов, 1990
5.Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» №
102-ФЗ. 2008 г.
6.РМГ 29-2013 «ГСИ. Мерология. Основные требования и
определения».
7.В. В. Кулебякин «Методы и приборы для измерения давления»
Учебно-методическое пособие.
8.Моргунов В.В. ПРИМЕНЕНИЕ МАШИННОГО ЗРЕНИЯ В
ОБЛАСТИ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА // Международный студенческий
научный вестник. – 2019г.
9.[Электронный ресурс] АО «ПО Физтех». Режим доступа –
https://www.fiztech.ru/
10.[Электронный ресурс] Научно-производственное предприятие
“Призма – “http://prizmasensors.ru/
11.Визильтер Ю. В., Желтов С. Ю., Князь В. А., Ходарев А. Н.,
Моржин А. В. «Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на
LabVIEW IMAQ Vision» 2007г.
12.[Электронный ресурс]ОАО «Манотомь». Ю.Г. Свинолупов,
Автоматизированныйконтрольметрологическиххарактеристики
градуировкашкалвпроизводствестрелочныхманометров.
http://www.manotom-tmz.ru/
13.Эд Доуринг «Основы машинного зрения с NI myRIO» 2015г.
14.Выбор и расчет шариковинтовой передачи (ШВП).[Электронный
ресурс] – URL:http//www.detalmach.ru/
15.Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя»,
Том 2.- Москва «Машиностроение» 2001г.
16.Подбор электродвигателя ММД. [Электронный ресурс] – URL:
https://electroprivod.ru/
17. ГОСТ 12.0.003-2015 ГОСТ 12.0.003-2015 «Система стандартов по
безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы.
18. СанПиН 2.2.4.548 – 96. Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений. М.: Минздрав России, 1997.
19. СП 52.13330.2016 Свод правил. Естественное и искусственное
освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95
20. СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96. Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории застройки.
21. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278 – 03. Гигиенические требования к
естественному, искусственному и совмещённому освещению жилых и
общественных зданий. М.: Минздрав России, 2003.
22. ГОСТ Р 50377-92 (МЭК 950-86) Безопасность оборудования
информационнойтехнологии,включаяэлектрическоеконторское
оборудование.
23. СанПиН 2.2.2/2.4.1340 – 03. Санитарно-эпидемиологические
правилаинормативы«Гигиеническиетребованиякперсональным
электронно- вычислительным машинам и организации работы». – М.:
Госкомсанэпиднадзор, 2003.
24. Постановление Правительства РФ от 25.04.2012 N 390 (ред. От
30.12.2017)”Опротивопожарномрежиме”(вместес”Правилами
противопожарного режима в Российской Федерации”).
25. СП 12.13130.2009 Определение категорий помещений, зданий и
наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
26. ГОСТ 30775-2001 Ресурсосбережение. Обращение с отходами.
Классификация, идентификация и кодирование отходов.
27. СНиП 21-01-97. Противопожарные нормы
28. ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (с
Изменениями N 1, 2)
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (373 отзыва)
4.8 (2878 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.7 (18 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
4.2 (6 отзывов)
5 (1241 отзыв)
4.8 (13 отзывов)
4.1 (20 отзывов)
