Автоматизована система контролю параметрів якості поверхні деталі
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Обсяг роботи: 151 сторінок. Кількість ілюстрацій: 28. Кількість таблиць: 12. Кількість джерел з переліком посилань: 38.
Актуальність теми. У сучасних умовах цифрової трансформації промисловості контроль якості продукції є критично важливою складовою виробничого процесу. Традиційні методи контролю, що базуються на вибірковій перевірці або візуальній оцінці оператором, характеризуються низькою повторюваністю, високою ймовірністю людської помилки та обмеженою швидкодією. Використання робототехнічних систем і технологій комп’ютерного зору для автоматизації контролю параметрів якості поверхні дозволяє підвищити точність, об’єктивність та ефективність цього процесу, що особливо важливо для серійного та багатосерійного виробництва в приладобудуванні. Такий підхід відповідає концепції Індустрії 4.0, забезпечує інтеграцію з MES/ERP-рівнем і задовольняє зростаючі вимоги до якості продукції на глобальному ринку. Метою роботи є розробка автоматизованої системи контролю параметрів якості поверхні деталі впровадження якої призведе до підвищення точності та ефективності процесів контролю якості поверхонь деталей приладобудівної продукції та здатності забезпечити стабільну, відтворювану та об’єктивну оцінку якості в умовах сучасного виробництва.
Для досягнення поставленої мети виконані такі завдання:
• проведено аналіз сучасного стану систем контролю якості поверхні в приладобудуванні та обґрунтувати доцільність їх автоматизації із застосуванням робототехнічних комплексів;
• сформулювано вимоги до автоматизованої системи контролю параметрів якості поверхні деталей з урахуванням точності, продуктивності, надійності тарозроблено математичну модель процесу контролю якості, включно з базовим і вдосконаленим варіантами моделі, що враховують геометричні, колірні та текстурні характеристики, а також методи машинного навчання для класифікації дефектів;
• побудувано структурну та функціональну модель системи контролю якості із залученням промислового робота-маніпулятора, оптичних і 3D-сенсорів, PLC-контролера та засобів промислової комунікації;
• розроблено алгоритми збору та обробки зображень і сенсорних даних, виявлення та класифікації дефектів, геометричного контролю, оцінювання параметрів шорсткості, статистичного контролю процесу (SPC) і оцінки невизначеності вимірювань за вимогами метрологічних стандартів;
• реалізовано програмний прототип системи у середовищі MATLAB у вигляді інтерактивного застосунку для моделювання роботи роботизованої інспекційної комірки в режимах Dataset/Live, з можливістю калібрування, візуалізації результатів і генерації звітів;
• проведено експериментальні дослідження на розробленому стенді/моделі, оцінити точність, продуктивність, стабільність та чутливість системи до зміни параметрів (швидкість конвеєра, умови освітлення, налаштування алгоритмів);
• побудовано стартап-проєкт на базі створеної системи, виконати аналіз ринку, сформувати бізнес-модель і оцінено економічну ефективність та інвестиційну привабливість впровадження.
Об’єкт дослідження – процес автоматизованого контроль параметрів якості поверхонь деталей приладобудівної продукції в умовах серійного виробництва. Предмет дослідження – автоматизована система контролю параметрів якості поверхні деталі на базі роботизованих, оптичних систем, статистичного контролю процесу та сучасних метрологічних підходів до оцінки невизначеності.
Методи дослідження. У роботі використано методи системного аналізу для формування вимог до системи та її інтеграції в виробниче середовище; та імітаційного моделювання процесів контролю; методи теорії автоматичного керування для синтезу структури системи; алгоритмічні підходи до обробки зображень і 3D-даних; методи машинного навчання для класифікації дефектів; методи статистичного контролю якості (SPC, контрольні карти, індекси спроможності процесу), метрологічного аналізу та оцінки невизначеності вимірювань відповідно до міжнародних стандартів (GUM, ISO 5725, VDA 5, MSA). Експериментальні дослідження проводилися на програмно-апаратному прототипі, реалізованому в середовищі MATLAB. Наукова новизна одержаних результатів. Розробка математичної моделі автоматизованої системи контролю параметрів якості поверхні деталей на базі робототехнічних і оптичних систем, орієнтованої на інтеграцію з цифровим виробничим середовищем MES/ERP, що забезпечить підвищення точності класифікації параметрів якості поверхонь порівняно з традиційними підходами. Практичне значення одержаних результатів. Розроблено програмно-алгоритмічний прототип системи контролю якості поверхні в середовищі MATLAB, який може бути використаний як основа для впровадження ін-лайн контролю на реальних виробничих лініях приладобудівних і машинобудівних підприємств. Отримано рекомендації щодо вибору параметрів роботи робототехнічної комірки (швидкість переміщення, умови освітлення, налаштування алгоритмів обробки), що забезпечують необхідну точність і продуктивність контролю. Результати досліджень лягли в основу стартап-проєкту, економічна ефективність якого підтверджена розрахунками показників інвестиційної привабливості.
Опис
Ключові слова
робот-маніпулятор, параметри якості, параметри шорсткості, приладобудування, автоматизація, robot manipulator, quality parameters, roughness parameters, instrument engineering, automation
Бібліографічний опис
Проценко, В. В. Автоматизована система контролю параметрів якості поверхні деталі : магістерська дис. : 174 Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка / Проценко Володимир Вікторович. – Київ, 2025. – 151 с.