priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-8-715-721pribor-584Research ArticleОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И КОМПЛЕКСЫOPTICAL AND OPTOELECTRONIC DEVICES AND COMPLEXESМетодика определения основных параметров оптико-электронной системы контроля обечаек при производстве на листогибочной машинеMethod for Determining the Main Parameters of an Optical-Electronic Inspection System for Shells During Sheet Bending Machine ProcessingШилинА. Н.ShilinA. N.

Александр Николаевич Шилин - д-р техн. наук, профессор; кафедра электротехники; профессор

Волгоград

Alexander N. Shilin - Dr. Sci., Professor; Department of Electrical Engineering; Professor

Volgograd

shanvstu@gmail.comАтаманюкР. Г.AtamaniukR. G.

Рамез Ганиевич Атаманюк – кафедра электротехники; преподаватель   

Волгоград

Ramez G. Atamaniuk - Department of Electrical Engineering; Lecturer

Volgograd

atamanuk17@gmail.comВолгоградский государственный технический университетРоссияVolgograd State Technical UniversityRussian Federation202606092026698715721Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/584

Приведена методика расчета основных параметров оптико-электронной системы контроля обечаек основных базовых деталей крупногабаритных изделий химического, нефтяного и энергетического машиностроения. Разработана математическая модель оптической схемы измерения, позволяющая аналитически определять основные параметры системы, обусловленные технологией производства обечаек на валковых листогибочных машинах. Эти параметры позволяют определять глубину резкости оптической системы и динамические характеристики системы. Получены графические зависимости параметров оптико-электронной системы контроля от овальности, которая является основной формой отклонения от цилиндричности, что позволяет обоснованно выбирать параметры системы для конкретного технологического процесса. Полученные зависимости проанализированы и показана возможность их упрощения для случая малой овальности обечаек. Предложенная методика применима также для контроля цилиндрических деталей с различным числом граней, что расширяет область использования методики в автоматизированных системах управления листогибочным оборудованием.

A method for calculating the main parameters of an optoelectronic system for monitoring shells the key basic components of largescale products in chemical, oil, and power engineering is presented. A mathematical model of the optical measurement scheme is developed, which makes it possible to analytically define the main parameters of the system determined by the technology used in the production of shells during roll sheetbending machine processing. These parameters make it possible to determine the depth of field of the optical system and the dynamic characteristics of the system. Graphical relationships are obtained that show how the parameters of the optoelectronic control system depend on ovality the main form of deviation from cylindrical shape, which enables reasonable selection of the system parameters for a specific technological process. The obtained dependencies are analyzed, and the possibility of simplifying them for the case of low ovality of the shells are demonstrated. The proposed method is also applicable for controlling cylindrical parts with a different number of faces, which expands the scope of use of the method in automated control systems for sheetbending equipment.

контроль крупногабаритных деталейоптические схемы измеренияоптико-электронные системылистогибочные машиныаналитический расчет параметров оптико-электронных системlarge-sized parts controloptical measurement schemesoptoelectronic systemssheet bending machinesanalytical calculation of optoelectronic system parametersovalityscanning deviceReferencesПат. RU2181190, МПК G01B 21/10. Оптическое устройство для измерения диаметров крупногабаритных деталей / А. Н. Шилин, С. А. Бедкин, Е. Г. Зенина. Заявл. 09.06.2000. Опубл. 10.04.2002.Patent RU 2181190, G01B 21/10, Opticheskoye ustroystvo dlya izmereniya diametrov krupnogabaritnykh detaley (Optical Device to Measure Diameters of Large-Sized Parts), A.N. Shilin, S.A. Bedkin, E.G. Zenina, Priority 2000.06.09, Published 2002.04.10. (in Russ.)Пат. RU171730, МПК G01B 11/08. Оптическое устройство для измерения диаметров крупногабаритных деталей / Д. Г. Сницарук, А. Н. Шилин. Заявл. 29.12.2016. Опубл. 13.06.2017.Patent RU 171730, G01B 11/08, Opticheskoye ustroystvo dlya izmereniya diametrov krupnogabaritnykh detaley (Optical Device for Measuring the Diameters of Large Parts), D.G. Snitsaruk, A.N. Shilin, Priority 2016.12.29, Published 2017.06.13. (in Russ.)Тимошенко С. П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Физматгиз, 1963. 635 с.Timoshenko S.P., Voinovsky-Krieger S. Plastinki i obolochki (Plates and Shells), Moscow, 1963, 635 р. (in Russ.)Zhou Y., Wu Z., Cai N., Zhan D., Xu S., Chen M., Zhou G., Wang H. A High-Precision Multi-Beam Optical Measurement Method for Cylindrical Surface Profile // Micromachines. 2023. Vol. 14, N 8. P. 1555. DOI: 10.3390/mi14081555.Zhou Y., Wu Z., Cai N., Zhan D., Xu S., Chen M., Zhou G., Wang H. Micromachines, 2023, no. 8(14), pp. 1555, DOI: 10.3390/mi14081555.Чепчуров М. С., Сумской А. М., Жигулина Ю. А., Подпрятов Д. В. Идентификация искажения формы цилиндрических деталей технологических агрегатов // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. 2022. № 4(18). С. 29–36. DOI: 10.30987/2658-6436-2022-4-29-36.Chepchurov M.S., Sumskoy A.M., Zhigulina Yu.A., Podpryatov D.V. Avtomatizatsiya i modelirovaniye v proyektirovanii i upravlenii, 2022, no. 4(18), pp. 29–36, DOI: 10.30987/2658-6436-2022-4-29-36.Берлинер Ю. И., Балашов Ю. А. Технология химического и нефтяного аппаратостроения. М.: Машиностроение, 1976. 256 с.Berliner Yu.I., Balashov Yu.A. Tekhnologiya khimicheskogo i neftyanogo apparatostroyeniya (Technology of Chemical and Oil Apparatus Engineering), Moscow, 1976, 256 р. (in Russ.)Шилин А. Н., Шилин А. А., Атаманюк Р. Г. Бесцентровая схема управления профилями крупногабаритных оболочек в процессе их формирования // Изв. вузов. Приборостроение. 2024. Т. 67, № 10. С. 887–892. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-10-887-892.Shilin A.N., Shilin A.A., Atamanyuk R.G. Journal of Instrument Engineering, 2024, no. 10(67), pp. 887–892, https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-10-887-892. (in Russ.)Krishnakumar S., Foster C. G. Whole-field optical examination of cylindrical shell deformation // Experimental Mechanics. 1989. Vol. 29, N 1. P. 16–22. DOI: 10.1007/BF02327776.Krishnakumar S., Foster C.G. Experimental Mechanics, 1989, no. 1(29), pp. 16–22, DOI: 10.1007/BF02327776.Рабинович А. Н., Шилин А. Н., Лебас Э. П. Аналитическое определение некоторых параметров фотоэлектрической системы контроля обечаек // Химическое и нефтяное машиностроение. 1976. № 10. С. 32–33.Rabinovich A.N., Shilin A.N., Lebas E.P. Khimicheskoye i neftyanoye mashinostroyeniye, 1976, no. 10, pp. 32–33. (in Russ.)Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 1 / Под ред. А. А. Флоринского. 10-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 800 с.Fikhtengolts G.M. Kurs differentsial’nogo i integral’nogo ischisleniya (Course in Differential and Integral Calculus), Moscow, 2003, vol. 1, 800 р. (in Russ.)Маслова И. В., Четвериков Б. С. Определение искажений формы крупногабаритных деталей по анализу проекции правильной геометрической фигуры на криволинейную поверхность // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2017. № 6. С. 135–140. DOI: 10.12737/article_5926a059f140e9.30365773.Maslova I.V., Chetverikov B.S. Bulletin of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, 2017, no. 6, pp. 135–140, DOI: 10.12737/article_5926a059f140e9.30365773.Chiariotti P., Fitti M., Castellini P., Zitti S., Zannini M., Paone N. Smart quality control station for non-contact measurement of cylindrical parts based on a confocal chromatic sensor // IEEE Instrumentation & Measurement Magazine. 2018. Vol. 21, N 5. P. 22–28. DOI: 10.1109/MIM.2018.8573589.Chiariotti P., Fitti M., Castellini P., Zitti S., Zannini M., Paone N. IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, 2018, no. 5(21), pp. 22–28, DOI: 10.1109/MIM.2018.8573589.Fu X., Liu B., Zhang Y. An optical non-contact measurement method for hot-state size of cylindrical shell forging // Measurement. 2012. Vol. 45, N 6. P. 1343–1349. DOI: 10.1016/j.measurement.2012.03.019.Fu X., Liu B., Zhang Y. Measurement, 2012, no. 6(45), pp. 1343–1349, DOI: 10.1016/j.measurement.2012.03.019.Шилин А. Н., Шилин А. А., Атаманюк Р. Г. Цифровой оптико-электронный измерительный прибор контроля крупногабаритных оболочек вращения // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 8. С. 671–679. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-8-671-679.Shilin A.N., Shilin A.A., Atamanyuk R.G. Journal of Instrument Engineering, 2023, no. 8(66), pp. 671–679, https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-8-671-679. (in Russ.)Ibrahim S. M., Patel B. P., Nath Y. On the nonlinear dynamics of oval cylindrical shells // Journal of Mechanics of Materials and Structures. 2010. Vol. 5, N 6. P. 887–908. DOI: 10.2140/jomms.2010.5.887.Ibrahim S.M., Patel B.P., Nath Y. Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2010, no. 6(5), pp. 887–908, DOI: 10.2140/jomms.2010.5.887.Зареванков Г. Х. Фотоэлектронные приборы автоматического контроля размеров проката. М.: Машиностроение, 1963. 152 с.Zarevankov G.Kh. Fotoelektronnyye pribory avtomaticheskogo kontrolya razmerov prokata (Photoelectronic Devices for Automatic Control of Rolled Product Dimensions), Moscow, 1963, 152 р. (in Russ.)Шкабардин М. С., Мартыненко И. В. Быстродействующие самопишущие приборы. М.: Энергия, 1974. 176 с.Shkabardin M.S., Martynenko I.V. Bystrodeystvuyushchiye samopishushchiye pribory (High-Speed Recording Devices), Moscow, 1974, 176 р. (in Russ.)Zhu R. Z., Zhang X. N., Zhang S. G., Dai Q. Y., Qin Z. Y., Chu F. L. Modeling and topology optimization of cylindrical shells with partial CLD treatment // International Journal of Mechanical Sciences. 2022. Vol. 220. P. 107145. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2022.107145.Zhu R.Z., Zhang X.N., Zhang S.G., Dai Q.Y., Qin Z.Y., Chu F.L. International Journal of Mechanical Sciences, 2022, vol. 220, рр. 107145, DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2022.107145.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.