Методика определения основных параметров оптико-электронной системы контроля обечаек при производстве на листогибочной машине

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.

1. Пат. 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.

2. 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.

3. Тимошенко С. П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Физматгиз, 1963. 635 с.

4. 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.

5. 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.

6. Берлинер Ю. И., Балашов Ю. А. Технология химического и нефтяного аппаратостроения. М.: Машиностроение, 1976. 256 с.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 1 / Под ред. А. А. Флоринского. 10-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 800 с.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Зареванков Г. Х. Фотоэлектронные приборы автоматического контроля размеров проката. М.: Машиностроение, 1963. 152 с.

17. Шкабардин М. С., Мартыненко И. В. Быстродействующие самопишущие приборы. М.: Энергия, 1974. 176 с.

18. 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.