Введение. Актуальность проблемы Система управления качеством продукции на всех этапах изготовления промышленных изделий включает комплекс мероприятий

Актуальность проблемы Система управления качеством продукции на всех этапах изготовления промышленных изделий включает комплекс мероприятий, направленных на достижение высокого результата по качеству выпускаемой продукции. Одной из многих характеристик качества машиностроительных изделий является состояние микрорельефа их рабочих поверхностей, так как характер микрорельефа часто определяет показатели надёжности и долговечности этих изделий. При этом одной из характеристик микрорельефа, принятой в машиностроении, является его шероховатость, оцениваемая рядом ГОСТовских параметров.

В частности, назначение оптимальных исходных характеристик шероховатости трущихся поверхностей позволяет уменьшить их износ в период приработки в 2-5 раз, а время приработки до нескольких минут. Также известно, что чем меньше шероховатость поверхности, тем выше усталостная прочность деталей, так как многочисленными исследованиями установлено, что очаги разрушения деталей машин от усталости металла зарождаются на их поверхности. Неровности поверхности являются концентраторами напряжений и служат одной из причин снижения усталостной прочности – напряжения на дне рисок в 2-2,5 раза превосходят среднюю величину напряжений поверхностного слоя. Результаты экспериментальных исследований показывают, что предел выносливости образцов при уменьшении их шероховатости от до ( – среднее арифметическое отклонение профиля поверхности от средней линии) в среднем увеличивается на 14%, а срок службы более чем в три раза. Контактная жесткость, которая оказывает существенное влияние на точность работы приборов, на точность установки обрабатываемых деталей на металлорежущих станках, на точность обработки и сборки деталей, то есть на качество машиностроительных изделий, также в значительной степени зависит от шероховатости поверхности сопрягаемых деталей. Долговечность и прочность неподвижных посадок определяется правильным выбором соотношений между высотой неровностей и полем допуска . Качество поверхности влияет и на коррозионную стойкость. Многочисленные исследования эксплуатации деталей машин показывают, что с уменьшением шероховатости поверхности повышается и их коррозионная стойкость. И таких примеров влияния микрогеометрии рабочих поверхностей различных деталей машин и механизмов на эксплуатационные характеристики можно привести множество.

В связи с этим разработка современных методов и средств, обеспечивающих оперативную экспертную оценку параметров шероховатости механически обработанных поверхностей различных изделий промышленности непосредственно в ходе соответствующих технологических процессов, а также и при дальнейшей эксплуатации этих изделий является актуальной проблемой.

Решение данной проблемы выдвигает ряд требований, которым должны удовлетворять современные мобильные средства получения экспертной информации о микрорельефе исследуемой поверхности. Эти средства должны быть малогабаритными, реализовывать бесконтактный способ получения информации непосредственно в производственных условиях и в реальном масштабе времени, обеспечивать цифровую обработку получаемой информации и иметь возможность оценивать микрорельеф поверхностей, имеющих сложные формы, такие как внутренние полости отверстий небольшого диаметра, рабочие поверхности штампов и пресс-форм и т.п. Кроме того, эти средства должны иметь информационные характеристики, инвариантные к изменяющимся производственным условиям и обеспечивать энергосберегающий режим применения этих средств.

Существующие методы и средства экспертной оценки параметров микрорельефа , () не позволяют снизить погрешности в определении оценки ниже уровней порядка нескольких десятков процентов. Такие погрешности возникают из-за влияния отклонений светового потока и угла его падения на исследуемую поверхность.

Анализ существующих методов и средств получения и обработки информации данного назначения показал также, что они не могут в полной мере обеспечить сформулированные выше требования. Например, с помощью щупового метода и профилометров-профилографов невозможно оперативно получить экспертную оценку шероховатости поверхности, которая имеет сложные формы. Бесконтактные оптические методы, такие как интерференционный, растровый, светового сечения и теневой проекции требуют применения специализированных микроскопов, используются только в лабораторных условиях и получение информации о шероховатости на их основе характеризуется большими временными затратами. Рефлектометрические методы и аппаратура на их основе, требуют обеспечения стабильности падающего светового потока на исследуемую поверхность, что приводит к значительному увеличению их габаритов. Их так же, как и рассмотренные выше оптические средства, невозможно использовать для экспертной оценки шероховатости поверхности в труднодоступных местах промышленных изделий. Текстурные методы анализа изображений поверхностей характеризуются значительными вычислительными затратами и большим временем обработки видеоинформации, что также исключает возможность их использования для оперативной оценки шероховатости в производственных условиях.

Цель работы

разработка нового метода получения экспертной оценки шероховатости механически обработанной поверхности на основе обработки её видеоизображения непосредственно в производственных условиях с применением оптико-электронных средств и компьютерных технологий.