ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ВЫПУСКНОЙ РАБОТЫ 8
1.1 Системы технического зрения в производстве 8
1.2 Система «Meta» - адаптивное управление плазмой 13
Лазерный датчик системы Meta SLS-050 имеет ряд особенностей: 14
1.3. Плазменная наплавка 16
1.4. Технология описываемой наплавки и ее тонкости 18
1.5. Комбинированный плазмотрон для наплавки 20
1.6. Основные особенности наплавки металла по плазменной технологии 22
1.7. Сравнение лазерной и плазменной наплавки 23
1.8. Вывод по разделу 26
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 27
2.1. Патентный обзор 27
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 50
3.1. Видео система 50
3.2. Расчет плазматрона 52
3.3. Определение характеристик плазмотрона 70
3.4. Выбор источника питания плазмотрона 72
3.5. Выбор питателя 73
3.6. Расчет прочности наплавляемого материала 77
4. МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ, РЕМОНТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 80
4.1. Монтаж и эксплуатация оборудования 80
4.2. Ремонт оборудования 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность темы заключается в термине техническое (машинное) зрение - это применение компьютерного зрения для промышленности и производства. В то время как компьютерное зрение - это общий набор методов, позволяющих компьютерам видеть, областью интереса технического зрения, как инженерного направления, являются цифровые устройства ввода/вывода и компьютерные сети, предназначенные для контроля производственного оборудования, такие как роботы-манипуляторы или аппараты для извлечения бракованной продукции. Техническое зрение является подразделом инженерии, связанным с вычислительной техникой, оптикой, машиностроением и промышленной автоматизацией. Одно из наиболее распространенных приложений технического зрения — инспекции промышленных товаров, таких как полупроводниковые чипы, автомобили, продукты питания и лекарственные препараты. Люди, работавшие на сборочных линиях, осматривали части продукции, делая выводы о качестве исполнения. Системы технического зрения для этих целей используют цифровые интеллектуальные камеры, а также программное обеспечение, обрабатывающее изображение для выполнения аналогичных проверок.
Системы технического зрения запрограммированы на выполнение узкоспециализированных задач, таких как подсчет объектов на конвейере, чтение серийных номеров или поиск поверхностных дефектов. Польза системы визуальной инспекции на основе технического зрения заключается в высокой скорости работы с увеличением оборота, возможности 24-часовой работы и точности повторяемых измерений. Кроме того, преимущество машин перед людьми заключается в отсутствии утомляемости, болезней или невнимательности. Тем не менее, люди обладают тонким восприятием в течение короткого периода и большей гибкостью в классификации и адаптации к поиску новых дефектов.
Компьютеры не могут «видеть» таким же образом, как это делает человек. Фотокамеры не эквивалентны системе зрения человека, и в то время, как люди могут опираться на догадки и предположения, системы технического зрения должны «видеть» путем изучения отдельных пикселей изображения, обрабатывая их и пытаясь сделать выводы с помощью базы знаний и набора функций таких, как устройство распознавания образов. Хотя некоторые алгоритмы технического зрения были разработаны, чтобы имитировать зрительное восприятие человека, большое количество уникальных методов были разработаны для обработки изображений и определения соответствующих свойств изображения.
Системы технического и компьютерного зрения способны к обработке изображений равным образом, но компьютерные системы обработки изображений обычно разрабатываются, чтобы выполнить одиночные, периодически повторяющиеся задачи, и, несмотря на значительные улучшения в этой области, никакая система технического или компьютерного зрения еще не может соответствовать некоторым возможностям человеческого зрения с точки зрения понимания изображения, терпимости к изменению освещения и ухудшению изображения, изменению частей и т.д.
Средства и методы достижения цели проекта заключаются в теоретическом обзоре и практическом применении в конструкторских расчетах, где можно применять техническое зрение в плазменной наплавке штампов.
В данной работе рассчитан плазмотрон для напыления цветных металлов на штампы со следующими характеристиками: напряжение на дуге - 173 В, ток дуги - 124 А, тепловой КПД составляет 55,2%, мощность плазмотрона составляет около 21,45 кВт. Рабочий газ - воздух, начальная температура которого составляет 300 К, конечная - 4200 К. Катод - цилиндрический полый. Анод - цилиндрический гладкий. Ресурс работы плазмотрона - 251,22 час.
Также определены и построены его вольт-амперные и тепловые характеристики.
Для питания плазмотрона предлагается использование источника питания, который предоставляет достаточное напряжение для пробоя, необходимое для запуска плазмотрона. Он должен обеспечивать плавную регулировку силы тока в диапазоне 100-350 А и иметь напряжение холостого хода не менее 120 В. В работе был выбран источник питания “Преобразователь” ДЕЗ-315/230, обеспечивающий следующие показатели: номинальное напряжение - 230 В, номинальная сила тока - 315 А, номинальная мощность - 72 кВт [6].
Для плазмотрона, рассмотрены возможные варианты его технологического использования: напыление, поверхностная плазменная обработка металлов и строительных материалов, закалка. Так же в пункте 3.7 приведены прочностные характеристики наплавляемого материала.
1. Нечаев А.И., Бурдыгин А.И., Буняков В.А. Оптико-электронная система целеуказания. IX научно-техническая конференция «Экстремальная робототехника». Спб.: СПбГПУ, 1998.
2. Каляев И.А., Капустян С.Г., Усачев Л.Ж. Системы технического зрения на базе сканирующих лазерных дальномеров. Наука - производству. №1. 1999 г.
3. А.с. №1689971 (СССР). Устройство для формирования карты местности перед транспортным средством. Л.Ж. Усачев. БИ №41, 1991 г.
4. Патент РФ №2193825. Способ обработки сигналов для определения координат объектов, наблюдаемых в последовательности телевизионных изображений, и устройство для его осуществления (варианты). Арцатбанов А.Ю.; Бачило С.А.; Итенберг И.И.; Калашников В.М.; Марков А.Л.; Наумов В.В.; Сивцов С.А.; Фоменко Г.А. 2002 г.
5. М. Skolnik: Radar handbook, MgGraw-Hill Book Company, b.4, 1970. Перевод с английского: под ред. М.М. Вейсбейна, М., 1978.
6. Kulcke W., C.J. Harris, К. Kosanke, and E. Max: A Fast, Digital-indexed Light Deflector. - "IBM j.Res. Develop.", 1964, January, v.8, p.64-67.
7. Harris T.S., and j.Lipp.: Digital Laser Beam Deflection. - "Laser Focus", 1967, April, v.3, p.26-32.
8. Pole R.V., et al.: Selectivity Degenerate Laser Cavity, IBM Walson Res. Center, Tech, Repl, AFAL-TR-67-127. 1967.
9. Fletcher P.: Electro-optical System Rept. 1920, NASA-2439, 1961, October.
10. Кудинов, В. В. Плазменные покрытия [Текст] / В. В. Кудинов. - М. : Наука, 1977. - 240 с.
11. Газотермические покрытия из порошковых материалов [Текст] / Ю. С. Борисов, Ю. А. Харламов, С. Л. Сидоренко [и др.]. - Киев : Наукова Думка, 1987. - 544с.
12. Gulyaev I. P. Production and modification of hollow powders in plasma under controlled pressure // Journal of Physics: Conference Series. - 2013. - Vol. 441, № 1. - P. 012033.
13. Gulyaev P. Yu. Plasma spraying of protective coatings from ferromagnetic SHS-materials // Research Journal of International Studies. - 2013. - № 12-1 (19). - P. 74-77.
14. Solonenko O. P., Gulyaev I. P., Smirnov A. V. Thermal plasma processes for production of hollow spherical powders: Theory and experiment // Journal of Thermal Science and Technology. - 2011. - V. 6. - № 2. - P. 219-234.
15. Измерение скорости и температуры частиц в потоке низкотемпературной плазмы [Текст] / М. П. Бороненко, И. П. Гуляев, П. Ю. Гуляев [и др.] // Изв. вузов. Физика. - 2014. - Т. 57, № 3-2. - С. 73-77.
16. Gulyaev I. P., Solonenko O. P. Hollow droplets impacting onto a solid surface // Experiments in Fluids. - 2013. - Т. 54. - № 1. - P. 1432. 8. Gulyaev I. P., Ermakov K. A., Gulyaev P. Yu. New high-speed combination of spectroscopic and brightness pyrometry for studying particles temperature distribution in plasma jets // European Researcher. - 2014. - № 3-2 (71). - P. 564-570.
17. Методы контроля температуры и скорости частиц конденсированной фазы в процессе плазменно-дугового напыления [Текст] / М. П. Бороненко, П. Ю. Гуляев и др. // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 10-6. - С. 11941199.
18. Виновский критерий выбора параметров редукции температурного распределения частиц по их суммарному тепловому спектру [Текст] / П. Ю. Гуляев, В. И. Иордан, И. П. Гуляев [и др.] // Изв. вузов. Физика. - 2008. - № 9/3. - С. 69-76.
19. Методы оптической диагностики частиц в высокотемпературных потоках [Текст] / П. Ю. Гуляев и др. // Ползуновский вестник. - 2012. - № 2/1. -С.4-7.
20. Гуляев, П. Ю. Физические принципы диагностики в технологиях плазменного напыления [Текст] / П. Ю. Гуляев, А. В. Долматов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2009. - Т. 11, № 5-2. - С. 382-385.
21. Гуляев, П. Ю. Автоматизация контроля теплофизических параметров в технологиях детонационного напыления [Текст] / П. Ю. Гуляев, А. В. Долматов // Системы управления и информационные технологии. - 2009. - № 1.2 (35). - С. 230-233.
22. Бороненко, М. П. Телевизионная измерительная система наносекундного разрешения [Текст] / М. П. Бороненко, П. Ю. Гуляев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2014. - № 1(31). - С. 60-64.
23. Гуляев, И. П. Разрешающая способность виртуальных приборов контроля температуры частиц в плазменных потоках по суммарному спектру [Текст] / И. П. Гуляев, П. Ю. Гуля- ев, В. И. Иордан // Ползуновский альманах. -
2008. - № 2. - С. 13-14.
24. Оптико-электронная система диагностики двухфазных потоков динамическим методом счета частиц [Текст] / П. Ю. Гуляев, В. И. Иордан, И. П. Гуляев [и др.] // Изв. вузов. Физика. - 2008. - № 9/3. - С. 79-87.
25. In-situ selfpropagating-hightemperature-synthesis controlled by plasma / P. Yu. Gulyaev, I. P. Gulyaev, I. V. Milyukova et al. // Вестник Югорского государственного университета. - 2012. - № 2 (25). - С. 28-33.