CC BY
93
УДК 631.3.02.004.12
А.С. Дорохов, канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
БЕСКОНТАКТНЫЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
Крайне недостаточный уровень механизации сельского хозяйства, значительное увеличение сроков службы машин приводят к существенному увеличению объемов их ремонта, следовательно, и к потребности в запасных частях. Например, наличие основных видов техники с 1990 по 2009 г. уменьшилось более чем в 4 раза. Усугубляется эта проблема низким качеством техники и запасных частей, поставляемых селу. Основными дефектами запасных частей сельскохозяйственной техники являются: нарушения целостности материала (раковины, трещины, сколы и т. п.), изменения геометрических размеров (отклонения длины, ширины, диаметра, толщины стенки изделий и т. п.), изменения в физико-механических свойствах материала (несоответствие значений твердости, прочности, предела текучести и других характеристик по отношению к нормативным значениям).
Имеющиеся механические средства измерений не позволяют в полном объеме получить информацию об этих дефектах, и значительная часть деталей поступает в хозяйства со скрытым браком.
В этой связи входной контроль качества запасных частей сельскохозяйственной техники, организованный у дилера, а также при ремонте, необходимо проводить более точно, с использованием измерительных средств нового поколения.
При разработке рекомендаций по совершенствованию контроля качества запасных частей для более объективной и обоснованной формы проведения этого процесса появилась необходимость его моделирования на ЭВМ, так как существует множество случайных факторов, влияющих на него, а также множество их сочетаний, из которых наиболее значимыми являются: наличие нормативнотехнической документации; обеспеченность, технический уровень и погрешность средств измерений; уровень совершенства организации, проведения и метода контроля; приемы использования средств измерения и корректность их выбора; квалификация исполнителей и условия их работы; количество проверяемых параметров.
Основным критерием оценки эффективности входного контроля является повышение готовности машин за счет снижения поступления бракованных запасных частей потребителю и экономия денежных средств на устранение последствий отказов, возникших по вине изготовителя. Поэтому
для моделирования входного контроля качества использовались два математических блока: инженерный и экономический [1].
Инженерный блок исследования включает решение технических задач по обеспечению технологического процесса входного контроля запасных частей. В соответствии с этим блоком разработана методика определения интегрального показателя качества входного контроля, а также прироста готовности изделий в результате надлежащей организации входного контроля качества запасных частей.
Экономический блок исследования использован для обоснования затрат денежных средств на организацию и проведение входного контроля качества запасных частей, что позволяет выявить зависимость экономической эффективности от уровня организации этого контроля.
В результате экспериментальных исследований в производственных условиях и на модели получен ряд зависимостей инженерного и экономического характера. Анализ зависимостей показателя качества входного контроля от ряда факторов показывает, что с увеличением уровня охвата проверкой и повышением точности измерений увеличивается значение интегрального показателя качества входного контроля запасных частей.
По результатам анализа зависимостей экономической эффективности установлено, что увеличение готовности сельскохозяйственной техники влечет за собой рост затрат на организацию входного контроля качества, но с повышением готовности более существенно увеличивается экономический эффект от входного контроля качества, т. е. эффективность значительно превышает затраты.
Исследования также показали, что существующие средства контроля качества не обеспечивают надлежащей точности, производительности и полноты охвата параметров измерений, т. е. необходим поиск альтернативных, более точных, автоматизированных средств измерений с использованием инновационных технологий.
Современные автоматизированные измерительные системы по связи с контролируемым объектом можно разделить на два вида — контактные и бесконтактные. К контактным относятся все механические средства измерений.
Бесконтактный метод измерений позволяет чувствительный элемент средства измерения
73
не приводить в контакт с объектом контроля. Это дает возможность значительно повысить производительность и точность измерений, исключить вероятность влияния человека на процесс измерений, получать полную информацию о геометрии изделия в реальном времени [2].
Такие средства частично используются при контроле геометрических размеров изделий, сборочных единиц и деталей в авиастроении, приборостроении и в других отраслях.
Существует множество различных вариантов измерительных систем с применением бесконтактных методов контроля геометрических размеров и дефектоскопии поверхности изделий сложной формы. К ним относятся триангуляционный, светового и теневого сечения, стереометод, голографический, лазерно-акустический, дальнометрический, ультразвуковой, радиографический, рентгеновский и др. Из перечисленных методов наиболее лучшими технико-экономическими показателями обладают лазерные средства измерений.
В результате сравнительного анализа основных бесконтактных лазерных измерительных методов установлено, что по точности, производительности и стоимости оптимальным методом измерений является триангуляционный (см. таблицу).
Принцип действия данного метода заключается в определении расстояния d (от изделия до приемочного элемента) путем его вычисления по тригонометрическим соотношениям в треугольнике, образованном лазерным лучом, падающим на контролируемую поверхность изделия, и приемным элементом, воспринимающим луч, отраженный от поверхности изделия [3].
Компьютерную оценку качества изделий, изображение которых получено в результате бесконтактных измерений триангуляционным методом,
лучше всего осуществлять с помощью сравнения трехмерной модели с имеющимся эталоном. Для получения трехмерного изображения при триангуляционном методе измерения необходимо перемещать объект или средство измерения вдоль горизонтальной плоскости.
Устройство, основанное на методе триангуляции, может функционировать по структурной схеме, которая представлена на рис. 1.
Изображение, сформированное осветителями на объекте, проецируется объективом на ПЗС-матрицу. Полученное изображение в цифровом виде передается в компьютер для последующей обработки.
Технология использования различных оптических элементов и устройств освещения заключается в том, что с помощью цифровых видеокамер, установленных в соответствии с условиями базирования объекта, и специализированных систем подсветки (например, лазер), которые увеличивают оптический контраст изображения и обеспечивают устойчивость системы к изменению условий внешнего освещения, просходит сканирование объекта.
Далее с помощью программного обеспечения осуществляется обработка полученных изображений, в том числе переход к реальному масштабу, коррекция изображения, привязка системы координат к объекту, измерение геометрических параметров, и выдается результат—установление размеров в поле допуска, годности или негодности изделия.
Работы по исследованию бесконтактных методов измерений различных изделий сельхозмашиностроения в области материально-технического обеспечения агропромышленного комплекса (входной контроль качества) и ремонта машинно-тракторного парка, проводимые в ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина (авторы: В.А. Семейкин, А.С. Дорохов), позволили разработать методику исследования, в основе которой лежат зависимости показателей качества и эффективности контроля от выбранных бесконтактных методов и технических средств измерений. В соответствии с этой методикой разработаны теоретические модели бесконтактных автоматизированных систем контроля геометрических размеров изделий. Эти модели позволяют оценивать качество контроля изделий с применением бесконтактных технических средств, упомянутых выше.
Следует отметить, что существуют сложности в обеспечении дилеров бесконтактными лазерными средствами измерений. Это обусловлено следующими основны-
Характеристики основных бесконтактных лазерных методов измерений
Метод Диапазон измерений, мм Точность, мм Производительность, с (на 1 сеч.)
Интерференционный О чо о 0,0001 1
Триангуляционный 0...250, 0...500 0,01 0,1
Светового сечения 0 О 0,01 1
Теневого сечения 0о 2 (^1 7 о 0,02 1
Голографический 0,001.1 - 10
Лазер
(осветитель)
Привод Объект 1 1 —!-► Объектив
контроля 1 1
ПЗС-
матрица
Обработка
изображения
Сравнение
ЭВМ изображения
с эталоном
Вывод результатов
Рис. 1. Структурная схема функционирования устройства контроля качества изделий, основанного на триангуляционном методе измерений
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Относительные показатели качества контроля запасных частей * Механические средства измерений —■— Бесконтактные средства измерений
Рис. 2. Зависимость качества контроля запасных частей от факторов, влияющих на этот процесс
ми причинами: большая номенклатура и количество реализуемых изделий, большой диапазон геометрических размеров изделий (от прецизионных до крупногабаритных), сложности в позиционировании объектов и бесконтактных средств измерений, образование при измерениях невидимых участков изделий, или так называемых «слепых зон», а также отсутствие методических рекомендаций по использованию бесконтактных средств измерений.
Основными факторами, влияющими на точность измерений при использовании измерительных приборов, основанных на методе триангуляции, являются: передаточные функции оптических систем, структура и чувствительность приемников, микрогеометрия поверхностей, оптические шумы, блики, алгоритмы цифровой обработки изображений и др.
Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что среднее значение интегрального показателя качества контроля запасных частей за счет использования бесконтактных средств измерения увеличивается на 43 % (рис. 2).
Основными преимуществами бесконтактных измерений являются полный охват контролем всех параметров каждой единицы продукции, исключение погрешностей из-за недостаточной квалификации исполнителей, обеспечение высокой точности измерений (от 10 мкм).
По результатам проведенных научных исследований подготовлены рекомендации по разработ-
ке, внедрению и использованию бесконтактных автоматизированных измерительных систем у дилеров и на ремонтных предприятиях. Это сделано для того, чтобы комплексно решать проблему качества запасных частей.
Список литературы
1. Дорохов, А.С. Совершенствование входного контроля качества сельскохозяйственной техники на дилерских предприятиях / А.С. Дорохов // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2009. — № 2 (33). — С. 73-75.
2. РМГ 29-99. Рекомендации по международной стандартизации ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. — Взамен ГОСТ 16263-70; введ.2001-01-01. — Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. — 140 с.
3. Демкин, В.Н. Лазерные методы и средства измерения геометрии поверхностей сложной формы: дис. ... доктора техн. наук : 05.11.07 / Демкин Владимир Николаевич. — М., 2004.
УДК 634.1:631
А.В. Ещин, канд. техн. наук, доцент Н.Г. Кожевникова, канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
СПОСОБ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
При выращивании многолетних насаждений формы и способы внесения минеральных удобрений во многом определяются физиологией и спецификой строения корневой системы растений. Вносить удобрения нужно в наиболее доступной для корней форме, в зону, где осуществляется наилучшее впитывание минеральных веществ,
не повреждая при этом проводящие корни [1]. Следовательно, машины для внесения растворов минеральных удобрений должны соответствовать следующим требованиям:
• доставлять раствор удобрений в зону расположения основной массы всасывающих корней (на глубину до 60 см);
75
