КТИ НП СО РАН. Институт

ЛАБОРАТОРИЯ 1-1

Отраслевая Научно-Исследовательская Лаборатория
Технического Зрения

Заведующий лабораторией

Завьялов Петр Сергеевич, к.т.н.

Телефон: (383) 306-58-68
E-mail: zavyalov@tdisie.nsc.ru

ОНИЛТЗ - научное подразделение, созданное в Институте автоматики и электрометрии в 1987г. совместным приказом Минсредмаша и Президиума Сибирского отделения Академии наук СССР. В состав КТИ НП она вошла в 1991 году.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

• Разработка конструктивной теории формирования и фильтрации спектров Фурье и изображений трех-
   мерных объектов применительно к их размерному контролю.
• Разработка быстродействующих оптико-электронных методов высокоточного контроля геометрических
   параметров одномерных, двумерных и трехмерных объектов, создание на основе этих методов систем
   технического зрения широкого применения.
• Исследования изображений и дифракционных картин трехмерных объектов
• Исследования в области лазерной оптической метрологии

РЕЗУЛЬТАТЫ

В рамках основных направлений исследований предложен и разработан конструктивный метод расчета дифракционных явлений на трехмерных объектах с четкой теневой проекцией, в частности, на объектах постоянной толщины, с использованием модели эквивалентных диафрагм. В отличие от существующих решений, предложенный метод - прост, физически нагляден и в то же время достаточно точен для инженерных применений.

На его основе разработаны высокоточные алгоритмы определения размеров протяженных тел постоянной толщины, а также исследованы особенности формирования и высокочастотной фильтрации в проходящем свете изображений типичных элементов трехмерных объектов. Это открывает возможность создания систем технического зрения нового поколения.

В лаборатории создан ряд уникальных систем технического зрения. Так для контроля трехмерных объектов разработан лазерно-оптический метод с использованием структурного многоточечного освещения объекта в виде матрицы световых пучков (на основе решетки Даманна).

На базе этого метода по заказу ОАО "ТВЭЛ" в интересах ОАО "НЗХК" создана лазерная измерительная машина (ЛИМ) для бесконтактного интегрального контроля геометрических параметров дистанционирующих решеток для ядерных реакторов ВВЭР-1000 "Решетка". Разработанное специализированное программное обеспечение позволяет с высокой точностью измерять все необходимые основные параметры такого сложного трехмерного объекта как решетка.

На основе теневого и триангуляционного методов измерения в Лаборатории разработана высокопроизводительная оптико-электронная система "Блик-М" для бесконтактного интегрального контроля наружных и внутренних размеров втулочных изделий - элементов ТВЭЛ. Она позволяет, кроме наружных и внутренних диаметров, измерять непрямолинейность образующей и высоту изделий. Число и положение диаметральных и поперечных сечений, в которых измеряются параметры, задаются программой. Всего система может измерять более ста размеров изделия с производительностью 100 изделий в минуту. С 1996 года система находится в промышленной эксплуатации в ОАО "НЗХК".

Проведенные в лаборатории исследования позволили в значительной мере усовершенствовать традиционный теневой метод измерения размеров с использованием многоэлементных линейных фотоприемников. На его основе создана гамма теневых измерительных приборов, которые в отличие от распространенных лазерных измерителей сканирующего типа значительно дешевле и надежнее.

Так, на базе таких измерителей по заказу ОАО "ТВЭЛ" созданы устройства "Контроль-1" и "Контроль-2" для автоматического измерения геометрических параметров ТВЭЛ атомных реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 (длина ТВЭЛ от 2,5 до 4 м).

Они установлены в действующие технологические линии по производству ТВЭЛов и позволяют контролировать в двух ортогональных сечениях наружные диаметры оболочек и заглушек ТВЭЛ, их длину, отклонение от прямолинейности, положение и протяженность участков брака. Применение этих устройств позволяет улучшить качество продукции, выпускаемой ОАО "НЗХК".

По заказу ОАО "ТВЭЛ" для машиностроительного завода (г. Электросталь) разрабатывается промышленная система технического зрения для автоматического контроля дефектов поверхности топливных таблеток ТВЭЛ ядерных реакторов.

Обнаружение дефектов (типа сколов, трещин, пор и других) основано на получении с помощью специального освещения высококонтрастных изображений таблеток и последующей цифровой обработке информации. Ожидаемая вероятность пропуска дефектов составляет 10^-4. Внедрение такой системы позволит повысить безопасность и надежность контрольных операций.

Для прецизионного контроля диаметров цилиндрических изделий используется интерференционный метод измерения, основанный на регистрации и обработке картины, возникающей при взаимодействии двух световых пучков: проходящего и отраженного от цилиндрической поверхности контролируемой детали. На базе этого метода создан измерительный комплекс "Ролик" для контроля диаметров и длины роликов подшипников железнодорожных локомотивов. Он позволяет измерять их диаметры в диапазоне от 18 до 54 мм с погрешностью не более +0,5 мкм, длины и отклонения образующей от прямолинейности. Внедрение комплекса в железнодорожных депо позволяет повысить качество ремонтируемых подшипников, а, следовательно, и безопасность железнодорожного транспорта.

Также для этой отрасли в ОНИЛ ТЗ создана система контроля несоосности и биений фланцев кордовой муфты электропоездов "Муфта" (с погрешностью не более 50 мкм). Система позволяет автоматически осуществлять накопление и анализ измерительной информации. С 2000 года ряд таких систем находится в опытно-промышленной эксплуатации на Западно-Сибирской железной дороге.