Введение 15
1 Литературный обзор и обоснование задач исследований 18
1.1 Классификаций стальных канатов 18
1.2 Дефекты стальных канатов 24
1.3 Методы контроля стальных канатов 26
2 Особенности формирования и анализа цифровых 30
радиографических изображений стальных канатов
2.1 Структура комплексов цифровой радиографии стальных 32
канатов
2.2 Геометрическая схема сканирования стального каната 34
2.3 Формирование цифровых радиографических изображений 36
2.4 Коррекция ужесточения пучка рентгеновского излучения 40
2.5 Анализ радиографических изображений стальных канатов 43
3 Выбор оптимальных энергий рентгеновского излучения в 47
системах цифровой радиографии стальных канатов
3.1 Параметры стальных канатов 47
3.2 Теоретические основы 49
3.2.1 Формирование изображений в системах сканирующей 50 цифровой радиографии стальных канатов
3.2.2 Критерий оптимизации 52
3.3 Расчет оптимальных энергий 55
3.4 Оценка производительности контроля стальных канатов 58
3.5 Выбор источника рентгеновского излучения 60
3.6 Результаты экспериментов 62
3.7 Информативные параметры радиографических изображений 64
стальных канатов
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и 70 ресурсосбережение
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования 70
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции 71
ресурсоэффективности и ресурсосбережения
4.3 SWOT-анализ 73
4.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 75
4.5 Инициация проекта 76
4.5.1 Цели и результат проекта 76
4.5.2 Организационная структура проекта 77
4.6 Планирование управления научно-техническим проектом 77
4.6.1 Иерархичсекая структура работ проекта 77
4.6.2 Матрица ответственности 78
4.6.3 Контрольные события проекта 79
4.6.4 Реестр рисков проекта 80
4.6.5 План проекта 81
4.7 Бюджет научного исследования 84
4.7.1 Расчет затрат на сырье, материалы, покупные изделия и 84 полуфабрикаты
4.7.2 Расчет затрат на электроэнергию 85
4.7.3 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ 86
4.7.4 Расчет затрат на специальное оборудование для научных 87
(эксперементальных) работ
4.7.5 Расчет основной заработной платы 88
4.7.6 Расчет дополнительной заработной платы 90
4.7.7 Расчет отчислений на социальные нужды 90
4.7.8 Расчет накладных расходов 90
4.7.9 Оплата работ, выполняемых сторонними организациями и 91 предприятиями
4.7.10 Оценка экономической выгоды проекта 92
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 94
5.1 Производственная безопасность 94
5.2 Анализ вредных и опасных факторов 95
5.2.1 Отклонение параметров микроклимата 95
5.2.2 Недостатки освещения на рабочем месте 96
5.2.3 Ионизирующее излучение 97
5.2.4 Электрический ток 99
5.3 Экологическая безопасность 102
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 103
5.4.1 Опасность возникновения пожара 103
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения 104
безопасности
Заключение 107
Список использованных источников 110
Приложение А 117
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа 136 с., 12 рис., 30 табл.,51 источников, 1 прил.
Ключевые слова: неразрушающий контроль, цифровая радиография, стальные канаты, дефекты канатов, рентгеновское излучение, оптимальная энергия, критерий оптимизации, погрешность измерения, производительность.
Объектом исследования являются: закономерности формирования и алгоритмы обработки цифровых радиографических изображений стальных канатов. х идентификационных изображений высокоэнергетического метода дуальных энергий.
Цель работы - разработка методик выбора и оценки параметров и характеристик комплекса цифровой радиографии стальных канатов и алгоритмов классификации дефектов по их образам.
В процессе исследования проводились:
- Систематизировать и классифицировать дефекты стальных канатов и методы их обнаружения и идентификации.
- Исследовать возможность применения цифровой радиографии для выявления основных типов дефектов стальных канатов.
- Разработать методику выбора энергии рентгеновского излучения применительно к цифровой радиографии стальных канатов.
- Разработать алгоритм для оценки точности измерения эффективных диаметров стальных канатов.
В результате исследования: Результаты выполненных исследований реализованы в алгоритмах выбора и оценки параметров и характеристик комплексов цифровой радиографии стальных канатов.
Область применения: в неразрушающем контроле.
Введение
Стальные канаты являются основным тяговым элементом
разнообразных подъемных машин, механизмов и оборудования. Стальные
канаты широко применяются в гражданском и транспортном строительстве, а
также в индустрии отдыха. Необходимые уровни надежности и безопасности
сооружений, конструкций, машин, механизмов, использующих стальные
канаты, определяются, прежде всего, их качеством изготовления и текущим
техническим состоянием. В процессе длительной эксплуатации стальные
канаты подвергаются влиянию различных негативных факторов, среди которых
следует отметить значительные нагрузки, трение и износ, коррозия,
пластическая деформация и т.п. Длительное воздействие негативных факторов
на стальные канаты приводит к появлению разнообразных дефектов и, как
следствие, к ухудшению потребительских характеристик канатов. В качестве
наиболее типичных дефектов стальных канатов можно упомянуть: обрыв
проволок; износ; коррозию; уменьшение площади сечения; расплющивание;
выдавливание; расплетание прядей и проволок в свивке и т.п. Для оценки
технического состояния стальных канатов широко применяются различные
методы неразрушающих испытаний: визуальные, визуально-измерительные
фотографические, магнитные, электроискровые. У каждого из указанных
методов есть свои достоинства и недостатки, но все они не в полной мере
удовлетворяют потребителя. В последние годы в научной литературе
наметилась тенденция увеличения количества работ, посвященных
применению различных реализаций цифровой радиографии для контроля
стальных канатов. Тем не менее, упомянутые работы носят в основном
эпизодический характер, в них не в полной мере рассмотрены вопросы,
связанные с формированием и алгоритмами обработки цифровых
радиографических изображений с учетом специфики объекта контроля и
уникальных дефектов. Продолжают представлять интерес вопросы не только
обнаружения, но и классификации и оценки параметров дефектов по их
визуальному образу на цифровых радиографических изображениях. Помимо
15
указанных задач, безусловно, являются актуальными задачи выбора и оценки параметров и характеристик комплексов цифровой радиографии стальных канатов. Указанный вывод вытекает из анализа научных публикаций последнего десятилетия.
Предмет диссертационных исследований - методы цифровой радиографии стальных канатов.
Объект исследований - закономерности формирования и алгоритмы обработки цифровых радиографических изображений стальных канатов. х идентификационных изображений высокоэнергетического метода дуальных энергий.
Цель исследований - разработка методик выбора и оценки параметров и характеристик комплекса цифровой радиографии стальных канатов и алгоритмов классификации дефектов по их образам.
Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:
- Систематизировать и классифицировать дефекты стальных канатов и методы их обнаружения и идентификации.
- Исследовать возможность применения цифровой радиографии для выявления основных типов дефектов стальных канатов.
- Разработать методику выбора энергии рентгеновского излучения применительно к цифровой радиографии стальных канатов.
- Разработать алгоритм для оценки точности измерения эффективных диаметров стальных канатов.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, математического и стохастического моделирования, статистической обработки результатов экспериментальных исследований.
Научная новизна:
- Систематизированы и классифицированы дефекты стальных канатов и методы их обнаружения и идентификации.
- Доказана возможность применения цифровой радиографии для выявления основных типов дефектов стальных канатов.
- Разработана методика выбора энергии рентгеновского излучения применительно к цифровой радиографии стальных канатов.
- Разработан алгоритм для оценки точности измерения эффективных диаметров стальных канатов.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в результате диссертационных исследований алгоритмы обработки радиографических изображений стальных канатов и рекомендации позволяют повысить вероятность обнаружения и правильной идентификации дефектов, а также выбрать максимальную энергию рентгеновского излучения по критерию минимальной погрешности оценки эффективного диаметра стального каната.
Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований реализованы в алгоритмах выбора и оценки параметров и характеристик комплексов цифровой радиографии стальных канатов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на отчетах по НИР кафедры ФМПК в 2014 - 2016 годах.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 2 печатных работах, одна из них опубликована в журнале, реферируемом в SCOPUS и WEBofScience, а вторая в журнале из Перечня ВАК.
На защиту выносятся:
Систематизация и классификация дефектов стальных канатов и методов их обнаружения и идентификации.
- Доказательство возможности применения цифровой радиографии для выявления основных типов дефектов стальных канатов.
- Методика выбора энергии рентгеновского излучения применительно к цифровой радиографии стальных канатов.
- Алгоритм для оценки точности измерения эффективных диаметров стальных канатов.
Заключение
В настоящей работе рассмотрены особенности формирования и анализа цифровых радиографических изображений стальных канатов. Изучено структура комплексов цифровой радиографии стальных канатов. Так же были исследованы формирование изображений в системах сканирующей цифровой радиографии стальных канатов. Объектом исследований является разработка методик выбора и оценки параметров и характеристик комплекса цифровой радиографии стальных канатов и алгоритмов.
Для реализации указанной цели работы были решены следующие основные задачи:
- Систематизированы и классифицированы дефекты стальных канатов и методы их обнаружения и идентификации.
- Доказана возможность применения цифровой радиографии для выявления основных типов дефектов стальных канатов.
- Разработана методика выбора энергии рентгеновского излучения применительно к цифровой радиографии стальных канатов.
- Разработан алгоритм для оценки точности измерения эффективных диаметров стальных канатов.
В разделе 2 совокупность выражений (2.1)-(2.11) последовательно описывает особенности процесса формирования и анализа цифровых изображений стальных канатов, что позволяет использовать их для дальнейших исследований в области разработки алгоритмов обработки радиографических изображений, целью которых является повышение вероятности обнаружения дефектов стальных канатов и правильности их идентификации. Полученные результаты будут способствовать совершенствованию методов неразрушающего контроля стальных канатов на стадии их изготовления и в процессе эксплуатации с целью повышения долговечности и безопасности.
В разделе 3 разработан алгоритм выбора оптимальных максимальных энергий рентгеновского излучения по критерию минимума относительной погрешности эффективного диаметра каната. Приведены результаты решения оптимизационной задачи для диапазона изменения диаметров стальных канатов в интервале от 10 мм до 50 мм. Экспериментально доказано наличие на радиографических изображениях стальных канатов периодических структур, характеристики которых могут быть использованы в качестве информативных параметров для оценки качества стальных канатов.
По результатам выполненного задания для раздела «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» было достигнуто следующее:
- Были определены потенциальные потребители результатов исследования;
- Проведен SWOT-анализ, по результатам которого можно сделать вывод, что данная технология имеет преимущества по сравнению с имеющимися разработками. Данная разработка и имеет низкую стоимость, по сравнению с существующими технологиями. Для повышения спроса необходима активная рекламная компания;
- Определены цели и требования к результатам проекта. Целью является разработка методик выбора и оценки параметров и характеристик комплекса цифровой радиографии стальных канатов и алгоритмов классификации дефектов по их образам. Результате исследований алгоритмы обработки радиографических изображений стальных канатов и рекомендации позволяют повысить вероятность обнаружения и правильной идентификации дефектов, а также выбрать максимальную энергию рентгеновского излучения по критерию минимальной погрешности оценки эффективного диаметра стального каната.
- Составлен план проекта, в соответствии с которым определяются объем работ и время, затрачиваемое на ее выполнение. Из календарного плана следует, что руководитель (Осипов С. П.) занят календарных 323 дня (264 рабочих дней), исполнитель ВКР (Жумабекова Ш.Т.) занят календарных 492 дня (393 рабочих дней);
- Рассчитан бюджет научного исследования. Рассчитано, что для реализации проекта требуется 962019.95 рубля;
- Проведена оценка экономической выгоды исследования.
В разделе «Социальная ответственность» магистерской работы описали рабочее место, провели анализ выявленных вредных и опасных проявлений факторов производственной среды, затронули вопросы охраны окружающей среды, рассмотрели защиту при возникновении чрезвычайных ситуаций, правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности, а также организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны.
На основании вышеизложенного можно заключить, что работа выполнена в полном объеме, цель достигнута. Результаты данной работы являются значимыми для организации. Разработанная по результатам исследования документация рассмотрена и одобрена руководством и находится на стадии внедрения в процессы организации.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
